Palavras-chave: efeito casimir, mecânica quântica, física, energia de não conservação, chapa, energia de vácuo, energia de ponto zero.

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O efeito Casimir se manifesta na forma de uma força atrativa muito fraca entre duas placas metálicas paralelas imersas em uma cavidade ressonante (caixa de metal hermeticamente fechada) na ausência de um campo eletromagnético.

De acordo com a teoria clássica do eletromagnetismo e da mecânica clássica, as duas placas devem permanecer imóveis, uma vez que reina na cavidade um vazio absoluto de qualquer campo. Para poder se mover, as placas de metal precisam de energia que eles não podem desenhar em lugar algum.

O efeito Casimir é um resultado puro da teoria quântica de campos. Foi imaginado e calculado por o físico holandês Hendrick Casimir em 1948.

Conforme teoria quântica de campos, o campo eletromagnético (e isso também se aplica a todos os campos quânticos) tem diferentes estados de energia. O estado de menor energia - o estado fundamental - corresponde à ausência de quanta de energia (fótons no caso do campo eletromagnético) ou, em outras palavras, vácuo. O primeiro estado "excitado" é o estado com um quantum de energia ou um fóton. O segundo estado excitado é o estado de dois fótons e assim por diante.

No entanto, a representação dada pela teoria quântica de campos do vácuo é pelo menos paradoxal. De fato, esse vazio é cheio de energia que não é "materializada" na forma de partículas. No entanto, em curtos períodos, essa energia pode se materializar em partículas ou quanta cuja vida é muito curta. Eles são chamados de partículas virtuais. Embora qualificados como virtuais, os efeitos desses quanta (fótons no nosso caso) são reais.

Na cavidade, os quanta virtuais (fótons virtuais) espontaneamente "emergirão" do vazio. O espectro de comprimento de onda desses fótons é contínuo, mas como a cavidade está fechada, a maioria das frequências será destrutiva e, eventualmente, apenas algumas frequências específicas (chamadas modos de ressonância) permanecerá na cavidade. Esse é o fenômeno clássico da ressonância em um cavidade ressonante. Os modos de ressonância são caracterizados pelo fato de que o comprimento de onda do modo é um submúltiplo inteiro da distância que separa as faces da cavidade. O número de modos autorizados é proporcional à distância que separa as faces da cavidade.

Na configuração que nos interessa, as ressonâncias são estabelecidas entre as faces da cavidade e as placas e entre as próprias placas. Se a distância entre as placas for menor que a distância das faces da cavidade, haverá mais modos de ressonância entre as faces da cavidade e as placas, do que entre as próprias placas. A pressão de radiação exercida nas faces "internas" das placas é, portanto, menor do que a que se aplica às suas faces "externas". Isso resulta em uma força muito fraca que aproxima as placas umas das outras.

Embora previsto desde 1948, esse efeito só foi observado experimentalmente pela primeira vez em 1997.

Para ser rigoroso, seria necessário envolver os quanta de todos os campos quânticos existentes. Mas esses campos requerem muita energia para se materializar do vazio, o que se traduz em uma baixa probabilidade de materialização dos quanta associados em comparação com o campo eletromagnético. Portanto, sua contribuição para o efeito Casimir é em grande parte insignificante.

O efeito Casimir mostra quecom vácuo, é possível gerar movimento. Nisto constitui uma grande violação do princípio clássico de conservação de energia e pode medir como a física quântica pode ser confusa!