Casimir-Effekt

Dieser Text beschreibt Casimir-Effekt.

Der so genannte Casimir-Effekt der Quantenmechanik wurde von Hendrik Casimir entdeckt. Mit diesem Experiment kann man zeigen, dass überall in dem 'Nichts' stets wieder Teilchen und Antiteilchen entstehen und wieder vergehen. Dieses Entstehen und vergehen von Teilchen-Antiteilchen-Paaren bezeichnet man Vakuumfluktuation.
Er ist eine direkte Folge der Heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation, die besagt, dass die Energie zu einem festen Zeitpunkt nie genau bestimmt ist. Weil die Energie nie genau bestimmt ist, kann sie auch nie genau null sein. Da die Energie und damit auch die Teilchen-Antiteilchen-Paare sehr rasch wieder verschwinden müssen, bezeichnet man sie virtuell. Virtuelle Teilchen kann man nie direkt sehen. Sie müssen aber berücksichtigt werden, wenn man z.B. die Kraft zwischen zwei Ladungen berechnen will, die sehr nahe beieinander liegen.

Im Experiment zu dem Casimireffekt werden in dem Vakuum zwei Metallplatten extrem nahe nebeneinander gestellt (im Abstand von einigen Atom-Durchmessern). Zwischen den Platten können ca. Teilchen mit ganz bestimmten Energien entstehen. Der Grund für diese Beschränkung liegt darin, dass Teilchen auch als Wellen beschrieben werden können. Grob gesagt können zwischen den Platten ca. solche Teilchen entstehen deren Wellenlängen zwischen die Platten passt. Außerhalb der Platten gibt es keine Beschränkung, es könne dort also Teilchen aller Wellenlängen entstehen und somit MEHR als zwischen den Platten. Dies sollte einen Druck von außen auf die Platten erzeugen, der die Platten zusammendrückt. Dieser Effekt wurde 1997 (Lamoreaux 1997, Mohideen and Roy 1998) quantitativ in dem Experiment bestätigt.