The Casimir Effect 動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=qR37JMQw08Y
Casimir Effect
Hendrik Casimir From Wikipedia
Hendrik Brugt Gerhard Casimir ForMemRS (July 15, 1909 - May 4, 2000) was a Dutch physicist best known for his research on the two-fluid model of superconductors (together with C. J. Gorter) in 1934 and the Casimir effect (together with D. Polder) in 1948.
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『輪廻する宇宙 ダークエネルギーに満ちた宇宙の将来』 横山順一／著 ブルーバックス 2015年発行
真空のエネルギー （一部抜粋しています）
量子論の世界では、粒子がある点にピタリと静止した状態は取ることができない。位置と速度と両方を同時に指定することはできないからである。同じことを図（画像参照）のようなポテンシャルを持つヒッグス場について考えてみよう。ヒッグス場がポテンシャルの最小点 vにピタリと落ち着いていれば、エネルギーはゼロである。しかしこれは、値も速度（この場合は場の値の時間変化率に対応する）もゼロ、という状態になってしまい、量子論の教えと矛盾した状態である。現実には、平均として確かに vという状態にあるものの、ミクロなスケールで見るとそこには細やかなふらつきがあり、ヒッグス場の値も速度も常にフラフラと値を持った状態をとっているのである。このふらつきのことを量子ゆらぎという。先ほどのポテンシャルの図を見ればわかるように、エネルギーがゼロになっているのは、最小点 vだけだから、その周りでのふらつきがあると、そこには必ずゼロでないエネルギーがあることになる。したがって、場の量子論を考えると、宇宙空間はもはや真空といえども、電源を切ったあとの液晶テレビに見られる液晶パネルの漆黒の状態は取ることができないのである。
これはヒッグス場に限らず、電磁場などを含め、全ての場に対して成り立つことである。そして、このようにエネルギーゼロの状態と思っていたところにこうした量子力学特有のふらつきの効果を考慮することによって出てくるエネルギーのことを、ゼロ点振動のエネルギーという。このように、量子論を取り入れた宇宙の真空は決してカラッポの空間ではなく、量子論の不確定性に基づいたゆらぎのエネルギーで満たされているのである。
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しかし、真空がこのような形のゆらぎのエネルギー、ゼロ点振動のエネルギーを実際に持っていることは、以下のような考察と、それに基づいた実験によって証明されている。それがカシミール効果と呼ばれる現象である。同じ大きさの平らな金属板を二枚用意して、ごくわずかの隙間をあけて平行に並べる（図．画像参照）。金属板は隙間の長さと比べて十分大きいので、空間は金属板に囲まれた領域とその両側の領域に三分割されたかのように見えるとしよう。そして、こうした三つに分かれた空間のそれぞれで、場の量子論のゼロ振動のエネリギーを計算してみよう。金属板の外側での計算はこれまでとほぼ同じである。しかし、二枚の金属板にはさまれた空間では、量子論の波は特定の波長、つまり金属板の隙間の長さの整数倍の波長しか取れない。そのためこの隙間に存在できる真空のエネルギー密度は、両側の半無限大の空間に存在できる真空のエネルギー密度よりも小さくなってしまうのである。したがって、金属板は外側から推され、金属板どうしには引力が働くことになる。このような力は、これを1948年に理論的に計算したオランダの物理学者カシミールの名前を取って、カシミール力と呼ばれている。しかしこの力はたいへん弱いので、これが実際に測定され、カシミールの計算、ひいては場の量子論において、真空がエネルギーを持つことが正しいと証明されたのは、1997年になってからのことである。
カシミール効果の実験で明らかになったのは、金属板で囲まれた隙間とその外側の半無限空間とでは、それぞれのもつエネルギー密度に差がある、ということである。その絶対値自身は依然として不明のままである。
