Effetto Casimir, dal nome dal fisico olandese Hendrik Casimir che per tutta la vita, o quasi, si è dedicato alle ricerche scientifiche, a renderlo famoso, con questo effetto, quelle sull’origine delle forze viscose nelle soluzioni colloidali. La teoria, da cui poi l’effetto e il nome dell’effetto, risale al 1948 e si basa su considerazioni di meccanica quantistica. Non centra molto con l’effetto di Coriolis, effetto legato alla forza omonima e che possiamo osservare mentre la Terra gira.
Effetto Casimir: cosa è
Con questo termine si va ad indicare la forza attrattiva che si esercita fra due corpi estesi situati nel vuoto, dovuta alla presenza di un campo quantistico. Pensiamo a due piastre parallele, per immaginare i due corpi estesi paralleli, e un campo che ha origine dall’energia del vuoto e da delle particelle virtuali che si creano continuamente per l’effetto di fluttuazioni quantistiche.
Questo ha a che fare con il principio di indeterminazione di Heisenberg e lasciamo che lo studino gli scienziati in modo approfondito, con tanto di formule e calcoli.
Effetto Casimir dinamico
Di effetto Casimir dinamico se ne è parlato ultimamente grazie a degli scienziati del nord Europa che hanno scoperto un nuovo modo per ottenere un lampo di luce dal nulla, dal vuoto in verità, che noi riteniamo sua “un nulla”. Detta così, sembrerebbe un divertissment da laboratorio, mentre si tratta di una scoperta che può far fare un passo avanti nella costruzione dei computer quantistici e nello studio dei primi istanti della storia dell’universo.
L’effetto Casimir dinamico spiega come nello spazio tra due specchi in movimento reciproco i fotoni virtuali possano improvvisamente diventare reali, producendo un lampo di luce. Immaginiamo i due specchi l’uno di fronte all’altro in un vuoto mentre all’esterno ci può essere un numero di fotoni virtuali maggiore di quanti ce ne sono nello spazio tra gli specchi. Questo da vita ad una forza che tende ad avvicinare gli specchi, è apparentemente misteriosa ma l’effetto Casimir ci aiuta a capirla.
La prima volta che questo effetto è stato osservato, i due specchi erano in uno stato di quiete, la novità dei ricercatori nordici sta nel fatto che l’effetto è diventato dinamico, gli specchi sono in moto.
Effetto Casimir: scoperta
Quando Casimir ha scoperto l’effetto a cui poi hanno dato il suo nome stava studiando cosa accadeva tra due lastre metalliche piane parallele, distanti tra loro pochi micron, dopo aver creato il vuoto e in assenza di campo elettromagnetico.
Possono esserci, nel caso, solo particelle virtuali, e non qualsiasi, quelle con lunghezza d’onda che sia un sottomultiplo intero della distanza tra le lastre. Solo queste possono contribuire all’energia del vuoto interagendo con le pareti dell’apparato e provocando così una spinta inferiore a quella generata dalle particelle libere che si trovano all’esterno. Ne risulta una forza che tende a spingere le lastre una contro l’altra e che può essere misurata.
Effetto Casimir: forza
La forza che leghiamo a questo effetto appena descritto viene calcolata per unità di superficie con una formula che ipotizza delle condizioni “ideali” in cui ci sono due piastre metalliche perfettamente conduttive e tra esse il vuoto.
Effetto Casimir e antigravità
Vediamo cosa si intende per antigravità, in fisica, essendo un concetto spesso citato assieme all’effetto Casimir. Si tratta di una forza gravitazionale repulsiva invece che attrattiva come nel caso della gravità vera e propria. E’ partito tutti dalla teoria della relatività generale di Einstein e via via proseguendo sulla sua strada sono emerse situazioni estreme che richiedevano l’uso di concetti un po’ “esotici” come l’energia negativa e, appunto, l’antigravità.
Einstein aveva ipotizzato un universo piatto in alternativa a quello aperto e a quello chiuso che erano le due varianti ai suoi tempi in voga. Il primo tende ad espandersi all’infinito, il secondo collassa nuovamente a causa del sopravvento della forza di gravità. L’universo piatto era invece perfetto per giustificare la sua teoria di un universo stabile e statico e Einstein ha così introdotto nelle sue equazioni un termine “cosmologico” che dava luogo ad una forza repulsiva estesa a tutto lo spazio, che si può definire come una sorta di antigravità.
Ecco spiegata l’esistenza di questa forza, su cui non tutti sono però d’accordo, come spesso accade anche nel mondo scientifico.
Effetto Casimir fumetto
Non è un fumetto di divulgazione scientifica ma lo cito perché è un bel fumetto e io adoro i fumetti belli e appassionanti, profondi e divertenti. Si intitola “Effetto Casimir. Ordinaria disevoluzione di una coppia” e l’autore è Nuke.
Il volume su Amazon costa 12 euro ed è una sorta di manuale per sopravvivere ad lutto amoroso, il protagonista è Giacomo: trent’anni, precario sul lavoro e nella vita, inetto sentimentale e immaturo. Chissà che effetto ci farà.
Effetto Casimir: libro
Una lettura più seria, per chi è determinato a comprendere meglio il mondo della luce e della quantistica, è “La danza dei fotoni. Da Einstein al teletrasporto quantistico”, sempre acquistabile su Amazon a 15 euro e scritto da Anton Zeilinger e in cui si parla anche di antimateria
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