Casimir torque between corrugated metallic plates
我们考虑两个平行的波纹板,并表明,Casimir扭矩时出现的方向不一致。我们按照散射的方法和计算Casimir能量的二阶的振幅,考虑到非镜面反射,偏振混合和有限的导电性的金属。我们将我们的结果与接近力近似进行比较,接近力近似在优化效果的条件下高估了2倍的扭矩。我们认为,Casimir扭矩可以测量为1 $μ{\rm m}.$大的分离距离
2007-10-30 quant-ph
Lateral Casimir force between deeply corrugated dielectric and metallic plates
研究了波纹介质板间的横向Casimir力。我们利用介电衬度微扰理论[R. Golestanian,{ \it Phys. Rev. Lett.} { \bf 95},230601,(2005)],这允许我们考虑具有大幅度的任意变形。我们考虑正弦,矩形和波纹,硅和黄金制成的样品。我们使用等离子体和德鲁德-洛伦兹模型的介电常数的黄金和硅,分别。对于这些几何形状和材料,当板之间的间隙与波纹的深度相当时,横向Casimir力是板的相对横向位移的正弦函数{ \it not}。我们的研究结果有助于设计基于横向卡西米尔力的小型化器件。
2014-09-16 quant-ph
On the control of the lateral Casimir force between corrugated surfaces
得到了任意形状纵向波纹板间横向Casimir力的一般摄动表达式。该表达式适用于大于分离距离的周期。不对称波纹的情况下,考虑,这允许增加最大最小力比,影响平衡点的字符。这为完全基于真空波动特性控制用于微机电设备的横向卡西米尔力提供了新的机会。
2004-07-20 quant-ph
Lateral Casimir-Polder force with corrugated surfaces
我们导出了作用在波纹表面上的基态原子上的横向Casimir-Polder力,其振幅达到一阶。我们的计算是基于散射的方法,它考虑到非镜面反射和偏振混合的电磁量子涨落撞击实际材料。我们比较了我们的一阶精确结果与两种常用的近似方法。我们发现,邻近力近似(大波长)高估了横向力,而成对求和的方法低估了它由于色散力的非加性。我们认为,冷原子偶极横向振荡的频移测量可以提供一个引人注目的演示非平凡的几何效应的量子真空。
2007-10-29 quant-ph
Experimental and Theoretical Investigation of the Lateral Casimir Force Between Corrugated Surfaces
计算并测量了正弦波纹金板与球体之间的横向Casimir力。实验装置是基于原子力显微镜特别适用于横向卡西米尔力的测量。所测量的力作为两个波纹之间的相位差的函数正弦地振荡。分析了系统误差和随机误差,在221 nm的分离距离处测量了$3.2\times 10^{-13} $ N的横向力振幅,在95%置信概率下产生的相对误差为24%。研究了测得的侧向力振幅对分离的依赖性,并表明与逆四次方距离依赖性一致。给出了横向Casimir力的完整理论,包括有限电导率和粗糙度修正。得到的理论依赖性进行了分析,作为一个功能的表面分离,振幅,相位差,和金属等离子体波长。理论与实验数据进行了比较,并显示出良好的一致性。根据横向Casimir力的测量结果,计算了对假设的Yukawa型相互作用的约束。讨论了横向真空力在纳米技术中的可能应用。
2002-09-30 quant-ph
Constraints on axion-nucleon coupling constants from measuring the Casimir force between corrugated surfaces
通过测量球和板的正弦波纹表面之间的法向和侧向Casimir力,我们得到了类轴子与核子的耦合常数的更强的实验室约束.为此,计算了在实验组态中由于质子和中子之间的两个轴子交换而产生的法向和侧向附加力。我们的约束以下的正常和横向卡西米尔力的测量是强于实验室的限制,迄今为止报道的质量大于11 eV和8 eV的类轴子粒子,分别。在类轴子质量从10^{-10}eV到20 eV的宽范围内,对由磁强计测量、Eotvos和Cavendish型实验以及Casimir效应得到的类轴子与核子的耦合常数的各种实验室约束条件进行了比较。
2014-08-31 hep-ph quant-ph
Lateral projection as a possible explanation of the nontrivial boundary dependence of the Casimir force
我们发现横向投影的Casimir力的配置的一个球以上的波纹板。这个力倾向于在最近的最大值方向上改变球体位置。给出了描述波纹板上球体不同位置的概率分布,并与Casimir力的非平凡边界依赖性实验数据进行了拟合。
2000-08-24 quant-ph
Demonstration of Angle Dependent Casimir Force Between Corrugations
用原子力显微镜测量了正弦波纹镀金板和球体之间在波纹之间不同角度下的法向Casimir力。结果表明,所测得的力值偏离了邻近力近似,与基于梯度展开的理论(考虑了几何和材料性质的相关效应)相一致。我们分析了温度的作用。所获得的结果打开了新的机会,在微机械系统中的卡西米尔效应的控制。
2013-05-03 cond-mat.other quant-ph
Vacuum induced torque between corrugated metallic plates
研究了两波纹金属板与电磁真空相互作用时产生的力矩。该Casimir扭矩可以用扭摆技术测量,用于大至1 $μ$ m的分离距离。它允许一个探测的非平凡的几何形状依赖的卡西米尔能量的配置,可以在理论上进行评估的准确性。在最佳实验配置中,通常使用的接近力近似结果高估了扭矩的2倍或更大。
2006-10-10 hep-th quant-ph
Constraints on corrections to Newtonian gravity from two recent measurements of the Casimir interaction between metallic surfaces
我们得到的约束参数的汤川型修正牛顿引力定律从测量的梯度与铁磁金属Ni涂层的表面之间的卡西米尔力和测量的卡西米尔力之间的Au涂层正弦波纹表面在不同的角度波纹。结果表明,磁表面实验得到的约束比现有的最强约束稍弱,但由于可靠性和系统效应的独立性提高,磁表面实验得到的约束比其他实验得到的最强约束强4倍.提出了利用波纹边界位形进一步加强非牛顿引力约束的可能性。
2013-06-20 gr-qc hep-th quant-ph
Advance and prospects in constraining the Yukawa-type corrections to Newtonian gravity from the Casimir effect
我们报告了更强的约束的参数汤川型修正牛顿重力测量的横向Casimir力之间的正弦波纹表面的球体和板。在从1.6到14 nm的相互作用范围内,以前已知的高置信度约束的加强高达$2.4\times 10^7$的一个因素是使用这些测量实现的。结果表明,在用原子力显微镜测量法向Casimir力时,用波纹板代替平板,将使Yukawa型相互作用的高置信度约束增强$1.1\times 10^{12}$倍.在实验中使用波纹板代替平板,通过微机械振荡器也导致所获得的约束的加强。通过测量两平行平板间Casimir压力梯度和原子与平板间Casimir-Polder力梯度的实验数据,进一步得到了Yukawa型相互作用参数的约束条件.所获得的结果与以前已知的约束进行比较。讨论了进一步加强非牛顿引力约束的可能性。
2010-02-10 hep-th quant-ph
Lateral Casimir force on a rotating particle near a planar surface
我们研究了在平面附近旋转的粒子所经历的横向Casimir力。这种力的起源在于对称性破缺引起的粒子在真空中的旋转和热波动的偶极矩,因此,在横向卡西米尔力之前描述的文献中的波纹表面,它存在,尽管平移不变性的平面表面。波动电动力学的框架内工作,我们推导出的横向力的解析表达式,并分析其依赖于系统的几何和材料特性。特别是,我们表明,力的方向可以通过调整颗粒表面的距离,这可能是一种新的机制来操纵纳米级的物体进行控制。
2016-12-12 cond-mat.other quant-ph
Demonstration of the Lateral Casimir Force
使用原子力显微镜测量正弦波纹镀金板和大球体之间的横向Casimir力,表面间距为0.2 $μ$ m至0.3 $μ$ m。测得的力显示了对应于波纹的所需周期性。它还表现出必要的反四次方距离依赖性。所得到的结果被证明是在一个完整的理论,考虑到边界金属的非线性良好的协议。该演示为在微机电系统中使用卡西米尔效应进行横向平移提供了新的机会。
2002-01-19 quant-ph
The Casimir effect in the nanoworld
卡西米尔效应是由于真空涨落的辐射压力而在宏观世界中产生的一种力。因此,它在纳米机电系统(NEMS)的新兴领域中发挥着关键作用。在本文中,这一作用进行了审查,与讨论的影响的材料特性的反射镜,以及几何形状的依赖性的Casimir效应之间的波纹镜。特别是,Casimir力的横向分量和金属板与错位波纹之间的恢复扭矩进行评估。
2008-09-01 quant-ph
Comment on ``Lateral Casimir force beyond the proximity-force approximation''
我们证明了Rodrigues等人(PRL,v.96,100402,2006)描述波纹表面之间的横向Casimir力的方法与Bogg等人(PRA,v.67,022114,2003)的路径积分理论不一致,并且所使用的近似不适合与实验进行比较。
2007-02-06 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Casimir effect in the scattering approach: correlations between material properties, temperature and geometry
本文用散射方法计算了电磁场中实镜之间的量子和热Casimir相互作用。我们开始与教学介绍这种方法在简单的情况下,散射是镜面反射。然后,我们讨论了更一般的情况下,固定的任意形状的镜子,并在特定的应用程序中的两个几何形状的实验,即波纹板和平面球的几何形状。结果很好地说明了卡西米尔效应中材料性质、温度和几何形状之间存在的丰富相关性。
2010-06-17 quant-ph
Nonperturbative access to Casimir-Polder forces
本文讨论了Dirichlet边界条件下球与单轴波纹曲面之间Casimir-Polder力的标量模拟。提出了一个配方,是非微扰的高度轮廓的表面,我们给出了明确的数值结果sinuosoidal的轮廓。
2009-10-30 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Hide it to see it better: a robust setup to probe the thermal Casimir effect
我们描述了一个Casimir设置由两个对齐的正弦波纹镍表面,其中之一是“隐藏”的薄不透明层的金与平坦的暴露表面。金层充当低通滤波器,其允许利用当前可用的卡西米尔装置清晰地观察波纹之间有争议的热卡西米尔力。所提出的测量方案,基于Casimir力的相位相关调制,不需要对装置进行静电校准,并且不受表面的光学性质的知识的不确定性的影响。该方案应允许在文献中提出的热卡西米尔效应的替代理论处方之间的明确区分。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Casimir Forces: An Exact Approach for Periodically Deformed Objects
提出了一种计算周期变形物体间Casimir力的新方法。这种方法允许,第一次,一个严格的非微扰治疗卡西米尔效应的断开对象超越卡西米尔的原始两板配置。该方法考虑到集体性质的波动引起的力量,超越了常用的两体范德华力的两两相加。作为该方法的一个应用,我们精确地计算了波纹平板与矩形波纹板之间的标量场涨落引起的Casimir力。在后一种情况下,发现力总是吸引力。
2002-06-28 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Probing quantum vacuum geometrical effects with cold atoms
原子与波纹表面之间的横向Casimir-Polder力可以用来研究量子真空中的非平凡几何效应。在这里,我们以散射方法推导出该力的理论表达式,该方法考虑了波纹表面的光学特性。我们表明,大的修正“接近力近似”可以测量使用当今的技术与玻色-爱因斯坦凝聚体作为真空场传感器。
2007-09-13 quant-ph
Rectification of the lateral Casimir force in a vibrating non-contact rack and pinion
研究了与振动齿条保持一定距离的圆柱小齿轮的非线性动力学,结果表明,两个波纹表面之间的横向Casimir力是可以矫正的。摩擦和外部负载的影响被考虑在内,它表明,小齿轮可以做工作,对负载的临界值,这是由横向卡西米尔力的幅度。我们提出了一个相图的整流运动,可以帮助它的实验研究,因为该系统表现出在很大一部分的参数空间的混沌行为。
2007-05-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Lateral Casimir force beyond the Proximity Force Approximation
我们认为,适当的变量来研究一个非平凡的几何形状依赖的Casimir力的Casimir力的横向分量,我们评估两个波纹金属板的邻近力近似(PFA)的有效性之外。金属板由等离子体模型描述,等离子体波长、板间距和周期为任意值,周期振幅保持最小长度尺度。我们的分析表明,在现实的实验情况下,接近力近似高估的力量高达30%。
2006-10-10 hep-th quant-ph
New constraints on Yukawa-type interactions from the Casimir effect
卡西米尔力的测量被用来获得更强的约束参数的假设相互作用的预测在不同的统一方案超出了标准模型。我们回顾了新的强约束Yukawa型的相互作用,在过去的两年中,从最近的实验测量的横向Casimir力,Casimir力的配置与波纹边界和Casimir Polder力。具体而言,从横向卡西米尔力的测量结果与精确的理论相比,实现了高达2400万倍的约束加强。我们还讨论了进一步的可能性,以加强约束的汤川相互作用的卡西米尔效应。
2012-01-27 hep-ph quant-ph
Influence of retardation and dispersive surfaces on the regimes of the lateral Casimir-Polder force
通过散射方法研究了现实材料波纹表面与各向异性粒子间的横向 Casimir-Polder 力,发现色散表面可放大谷区间和中间区间,而延迟对中间区间有放大或抑制作用。
2024-02-10 quant-ph
Casimir energy and geometry : beyond the Proximity Force Approximation
我们回顾Casimir效应和几何之间的关系,强调偏离常用的邻近力近似(PFA)。为此,我们使用的散射形式主义,这是目前最好的工具,可用于准确和可靠的理论实验比较。我们首先回顾一下当镜子可以被认为服从镜面反射时,这种形式主义的主要路线。然后,我们讨论了更一般的情况下,非平面镜引起非镜面反射与波矢量和场偏振混合。一般的形式主义已经卓有成效地用于评估粗糙度的Casimir力的效果,以及横向Casimir力或Casimir扭矩之间出现的波纹表面。在这篇简短的评论中,我们把注意力集中在横向力的情况下,这应该在未来的实验演示的非平凡(即超越PFA)的几何形状和卡西米尔效应的相互作用。
2008-01-22 quant-ph
A frustrated nanomechanical device powered by the lateral Casimir force
利用横向Casimir力引起的波纹表面间的耦合,提出了一种由两个齿条和一个小齿轮组成的纳米级机械装置。相互作用的非接触性质允许通过选择两个齿条沿相同方向移动并迫使小齿轮在两个相反方向之间选择来使系统受挫。这导致丰富和敏感的相位行为,这使得该器件可能用作机械{ \em传感器}或{ \em放大器}。该器件还可用于产生频率可调的机械{ \em时钟}信号。
2008-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fourth order perturbative expansion for the Casimir energy with a slightly deformed plate
本文应用微扰方法计算了3+1维无质量实标量场的Casimir能量,并在两个表面上满足Dirichlet边界条件。其中一个表面被假定为平坦的,而另一个表面对应于由平面镜的单个函数$η$描述的小变形。在变形$η$中进行了四阶微扰展开,并将结果应用于平面前波纹镜Casimir能量的计算。我们还重新考虑在这种扩展的背景下的邻近力近似。
2012-11-08 hep-ph hep-th quant-ph
The Reality of Casimir Friction
超过35年的时间里,理论家们一直在研究量子或卡西米尔摩擦,当两个光滑的物体相互横向移动时,会发生这种摩擦,由于量子电磁涨落而产生摩擦耗散力,这打破了时间反演对称性。这些力通常非常小,除非物体几乎接触,因此从未观察到这种效应,尽管横向卡西米尔力已被观察到波纹表面。部分由于缺乏与现象的联系,平行板之间或可极化原子与金属板之间的摩擦力的理论预测差异很大。在这里,我们回顾了这些计算的历史,表明理论共识正在形成,并提供了一些希望,它可能是实验证实这种现象的耗散量子电动力学。
2016-04-28 hep-th quant-ph
Geometry Dependence of Casimir Forces beyond the Proximity Approximation
宏观物体之间的卡西米尔相互作用受到它们的几何特征(如形状和方向)以及它们的材料性质的强烈影响。几何效应通常从邻近近似(PA)获得。在这里,我们提出了一个路径积分量子化的电磁场在变形的金属表面的存在。根据所产生的有效作用,可以在没有PA的情况下计算表面之间的卡西米尔力。对于波纹表面的力获得扰动小变形和一般变形振幅的数值方法。对于一般的介质材料与平坦表面的路径积分为基础的推导的Lifshitz理论的概述,指向一个可能的方法来研究变形和材料性能的综合影响。
2003-11-19 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
New constraints on the Yukawa-type corrections to Newtonian gravity at short separations
我们讨论了最强的约束Yukawa型修正牛顿引力定律在亚微米的相互作用范围内的卡西米尔力的测量。在这方面的复杂问题时,比较的测量数据与Lifshitz理论进行了分析。特别注意的是最近的两个实验测量的Casimir铁磁表面和正弦波纹表面之间的相互作用,在各种角度之间的波纹的结果。
2014-03-23 hep-ph quant-ph
The Casimir effect within scattering theory
我们回顾了Casimir效应的散射技术的理论。经过多年的理论努力,这种形式主义现在基本上被掌握,因此理论-实验比较的准确性取决于实验条件描述的精确性和针对性水平。由于对实验中使用的真实反射镜的光学性质的不完全了解,不完全反射的影响仍然是理论与实验比较中的不确定性来源。出于同样的原因,耗散镜之间的卡西米尔力的温度依赖性仍然是一个有争议的问题。我们还强调,真正的镜子不完全服从镜面反射的假设,这是几乎所有的材料和温度校正的计算中使用。这个困难可以通过使用更一般的散射形式主义来解决,该散射形式主义考虑具有混合的波矢量和场偏振的非镜面反射。这个一般的形式主义已经卓有成效地用于评估粗糙度的Casimir力的效果,以及横向Casimir力波纹表面之间出现。通常使用的“邻近力近似法”导致对这两种效应的描述不准确。
2006-11-09 quant-ph
Probing the Strong Boundary Shape Dependence of the Casimir Force
通过电磁场的路径积分量子化,研究了形变金属板的Casimir能量与几何的关系。本文首次给出了由平板和波纹板组成的非平凡几何中形变引起的Casimir能量δ \cal E变化的完整解析结果。我们的结果表明,δ \cal E作为平均板距H与板长λ之比的函数,有一个有趣的交叉:对于λ \ll H,我们发现{ \em较慢}的衰减\sim H^{-4},与通常使用的范德华力成对求和预测的H^{-5}行为相比,后者仅对λ \gg H有效。
2001-11-08 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Normal and lateral Casimir force: Advances and prospects
讨论了由不同材料构成的真实物体之间的Casimir力的实验和理论结果。特别注意的是支付的正常Casimir力的计算垂直于表面的Lifshitz理论的帮助下,考虑到自由载流子的作用。给出了作用在金属、电介质和半导体材料之间的热卡西米尔力的理论结果,并与现有的实验数据进行了比较。主要的注意力集中在可能性控制的大小和符号的卡西米尔力的应用在纳米技术。在这方面,我们考虑用激光对金属和半导体测试体之间的卡西米尔力进行光学调制的实验。另一种选择是使用铁磁材料,特别是铁磁材料。在某些条件下,这允许得到卡西米尔排斥。作用在正弦波纹表面之间的横向Casimir力可以被认为是由电磁场零点振荡引起的某种非接触摩擦。最近的实验和计算,使用精确的理论已经证明了衍射型效应在这种现象中的作用,并有可能得到不对称的力分布。结果表明,Casimir力在纳米尺度上的各种器件的运行中可能起着重要的作用。
2010-10-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dispersive interactions between atoms and non planar surfaces
计算了基态原子与非平面表面间的色散力。我们提出了明确的波纹表面的结果,来自散射的方法在一阶的振幅。在不同的极限情况下,包括范德瓦尔斯和Casimir-波尔德制度的各种分析结果。我们数值计算的精确的一阶色散势任意的分离距离和λ波长,为硅或金波纹表面顶部的铷原子。我们详细讨论了邻近力近似的不足,并提出了一个简单但足够的近似计算的潜力。
2009-02-24 quant-ph
The lateral Casimir force beyond the proximity force approximation: a nontrivial interplay between geometry and quantum vacuum
两个波纹金属板之间的横向Casimir力使得研究几何形状和Casimir效应之间的非平凡相互作用成为可能,这超出了邻近力近似(PFA)的有效性范围。定量评价可以通过使用散射理论在微扰展开有效时,振幅小于其他三个长度尺度:平均分离距离$L$的板,周期$λ_\C$和等离子体波长$λ_¶$。在这个微扰的扩展,评估获得任意相对值的$L$,$λ_\C$和$λ_¶$,而限制的情况下,其中一些已经知道,恢复时,这些值服从一些特定的排序。这些结果与现有的实验比较的后果进行了讨论,在文章的最后。
2007-04-20 hep-th quant-ph
How to strengthen constraints on non-Newtonian gravity from measuring the lateral Casimir force
本研究通过优化波纹表面实验配置,在4.5至37纳米范围内加强非牛顿引力约束,最大加强因子超过40倍。
2023-05-13 hep-ph quant-ph
Dynamical metasurfaces: electromagnetic properties and instabilities
在这篇论文中,我分析了动态超颖表面的电磁特性,发现了两个关键现象。第一个是Casimir诱导的可变形金属膜的不稳定性。一般来说,两个电中性界面由于它们之间的电磁场零点涨落的贡献而相互吸引或排斥,即Casimir效应。采用邻近力近似和色散修正方法研究了微扰界面效应对薄膜系统Casimir能的影响。当周期超过某一临界值时,Casimir效应将主导表面张力,导致结构不稳定。第二个是真空中时变波纹表面的切伦科夫辐射。速度超过光速会产生电磁冲击波,即切伦科夫辐射。由于光是真空中速度最快的物体,人们认为切伦科夫辐射只在存在一定折射率的情况下才能发射。在这里,我建议模仿一系列的粒子在真空中的速度比光的动态表面散射找到切伦科夫辐射在真空中的表面。在外加静电场的情况下,动态电场在表面上感应出有效的电流源。当电磁波剖面为行波型时,源可以看作是一系列沿表面运动的偶极子。如果行波轮廓的相速度超过光速,偶极子也是如此,它们在真空中发出切伦科夫辐射。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph