Arvutustest mõõtmisteni

Arvutustest mõõtmisteni

Casimiri efekti avastamise ajal (1948) oli tolleaegse aparatuuriga raske nii väikest jõudu mõõta. Ühena esimestest mõõtis Casimiri jõudu 1958 a Marcus Sparnaay. Ta mõõtis Casimiri jõudu kahe tasase alumiiniumist, kroomist või terasest peegli vahel. Et elektrostaatilised jõud katset ei segaks, tuli plaatidelt hoolikalt kõrvaldada elektrilaengud. Samuti pidid plaadid olema täpselt paralleelsed, kuna Casimiri jõud sõltub tugevalt kaugusest. Sparnaay sai tehniliste probleemidega hakkama ja teatas, et tema tulemused "ei ole vastuolus Casimiri teoreetiliste ennustustega".

Tehnika areng võimaldas mõõtmistäpsust suurendada. 1997 a mõõtis Steve Lamoreaux Seattle'is Washingtoni ülikoolis Casimiri jõudu 4 cm läbimõõduga sfäärilise läätse ja 2.5 cm läbimõõduga optilisest kvartsist plaadi vahel, mis olid kaetud vase ja kulla kihiga. Teineteisest mõne mikromeetri kaugusel olevad lääts ja plaat olid ühendatud torsioonpendliga, mis registreeris nende tõmbumise. Katsetulemus langes teooriaga kokku 5% täpsusega.

Umar Mohideen oma kaastöötajatega California ülikoolist on aatomjõu mikroskoopi kasutades mõõtnud Casimiri efekti kooskõla teooriaga 1% täpsusega. Samasuguse tulemuse sai oma katsetes Thomas Ederth oma kaastöötajatega Stockholmi Kuninglikust Tehnikainstituudist. Neis katsetes mõõdeti Casimiri jõudu kumerläätse ja plaadi vahel, mitte kahe plaadi vahel nagu nägid ette Casimiri arvutused. 2001 a mõõtis Itaalia Padova Ülikooli uurimisrühm lõpuks mikroresonaatorite abil 15% täpsusega ka Casimiri jõudu paralleelsete metallplaatide vahel (vt teadusartiklit).

Laineliste pindade vahel on U. Mohideeni töörühm arvutanud ja mõõtnud ka külgsuunas (plaatide tasandis) mõjuvat Casimiri jõudu, mis on ligi 10 korda väiksem kui harilik, plaate ühendava sirge sihis mõjuv Casimiri jõud.

Arvutatud on ka Casimiri jõudu dielektrike vahel ja metalli ja dielektriku vahel. Teatavates süsteemides võib Casimiri jõud põhjustada tõmbumise asemel tõukumist, seda õnnestus 2009 a ka katseliselt mõõta.

Casimiri jõu suuruse leidmiseks erinevates süsteemides on tänapäeval koostatud programmipakette ja läbi viidud hulgaliselt mahukaid numbrilisi arvutusi, mille on võimalikuks teinud arvutustehnika areng. Kaasaegse laboritehnika abil tehakse mitmetes laborites üle maailma suure täpsusega mõõtmisi Casimiri efekti kohta erinevates süsteemides ja tingimustes. Uuemates katsetes arvestatakse reaalsete ainete elektrilisi ja optilisi omadusi, pindade ebatasasust ja erinevaid kujusid, samuti temperatuuri erinevust absoluutsest nullist - kõik need võivad teatavatel tingimustel katsetulemusi oluliselt mõjutada.