Mis on Casimiri efekt?

Casimiri efekt on vaakumi nullvõnkumistest põhjustatud jõu tekkimine teineteisest väikesel kaugusel asuvate kehade vahel. Seda jõudu nimetatakse Casimiri jõuks.
Vaakumis on olemas elektromagnetvälja nullvõnkumised, mis on vastastikuses mõjus sinna asetatud kehadega. Kehade läheduses on nullvõnkumiste energia teistsugune kui tühjas ruumis ja selle energia erinevuse tulemusena mõjub kehadele Casimiri jõud. Selle jõu suurus sõltub kehade kujust ja nendevahelisest kaugusest, jõud tugevneb kauguse vähenedes.

 

Casimiri jõu kvalitatiivne seletus

Olgu kaks paralleelset, siledat ja ideaalselt juhtivat metallplaati pindalaga S teineteisest kaugusel a. Plaatidest väljaspool on plaate ühendava sirge sihis olemas kõikvõimalike sagedustega elektromagnetvälja nullvõnkumised (joonisel kujutatud siniste lainetena), plaatide vahel aga puuduvad need võnkesagedused, mille pool lainepikkust ei mahu täisarv kordi plaatide vahele (joonisel punased lained). Plaatidest väljaspool on nullvõnkumisi rohkem ja nende energia suurem kui plaatide vahel. Seega on ka nullvõnkumistest põhjustatud kiirgusrõhk plaatidest väljaspool suurem kui plaatide vahel, surudes plaate teineteisele lähemale - plaatide vahel tekib tõmbejõud (Casimiri jõud). Plaatidele mõjuv Casimiri jõud on toodud näites pöördvõrdeline plaatidevahelise kauguse neljanda astmega:
Siin F on plaatide vahel mõjuv Casimiri jõud; a on plaatidevaheline kaugus ja S plaatide pindala, on Plancki konstant ja c valguse kiirus vaakumis.
Katseliselt mõõdetava suurusega on see jõud juhul kui kehade vaheline kaugus on mikromeetrite suurusjärgus või väiksem. Kahe tasase ja paralleelse, 1 cm² pindalaga plaadi vahel, mis asuvad teineteisest tuhandiku millimeetri kaugusel, on Casimiri tõmbejõu suurus 13 mikronjuutonit (1,3 ⋅ 10^-7 N). Selline jõud on kaasaegse laboritehnikaga mõõdetav, mõõtmised kinnitavad teooriat katsevea piires 1% täpsusega.