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Casimir attraction

Prendiamo due piastre belle, lisce, parallele, non magnetizzate, senza alcun campo elettrico, estremamente vicine fra loro ed in vuoto. Secondo voi che succede?

Io avrei detto: assolutamente nulla.
Io avrei sbagliato, tanto per cambiare.

In realtà se le due piastre sono sufficientemente vicine (dell’ordine di pochi micron) si assiste al famoso effetto Casimir. Eh?! Semplicissimo: si attraggono!

Praticamente esiste una forza attrattiva che si genera fra due corpi estesi in vuoto ad opera dell’energia del vuoto (di questa delirio un’altra volta). In pratica (parolone) ciò che succede è che le particelle virtuali (che per loro natura mi viene da dire non potrebbero avere effetti reali) con una lunghezza d’onda che sia un sottomultiplo della distanza fra le due piastre sono le uniche che possono sopravvivere. Queste particelle, essendo meno di tutte quelle teoricamente generabili nel vuoto, provocano una spinta sulle piastre minore di quella che possono generare le loro virtuali equivalenti al di fuori dell’intercapedine fra le piastre. Quindi… il vuoto spinge le due piastre ad avvicinarsi!

effettoCasimr.png

Il trucco è nel concetto di vuoto, che per la fisica classica è semplicemente dove non c’è nulla, mentre per la meccanica quantistica, per il principio di indeterminazione, non si può garantire la totale assenza di ogni particella e/o campi. Il vuoto diventa quindi una regione a zero energia con fluttuazioni quantiche generate dalla creazione e distruzione di particelle virtuali con vita breve ma finita.

Tale forza può addirittura essere misurata (ovviamente parliamo di valori infinitesimali, così, ad esempio, circa 1e-17 gr per due piastre di 1 cm poste a 1 mm di distanza) anche se la loro verifica sperimentale non è stata affatto semplice. Ovviamente l’effetto è stato prima teorizzato (non indovinerete mai il cognome del suo formulatore…), nel 1948, e poi, negli anni 2000 (beh, 50 anni per avere una verifica sperimentale di un’idea devono essere una quelle cose che appagano la vita dell’ideatore…), verificato con gli occhi.

Rimane una delle pochissime prove macroscopiche della meccanica quantistica che, nonostante il suo essere profondamente controintuitiva, continua a governare il modo di comportarsi della materia nel infinitamente piccolo. Ed io continuo a fantasticare.

WU

PS. Ovviamente partendo dalla verifica sperimentale di un tale effetto le divagazioni ad utilizzi macroscopici (magari con scenari di generazione di energia/spinta pulita e dal nulla) pullulano allontanandosi, molto spesso, da qualunque base teorica.