Casimir attraction in multilayered plane parallel magnetodielectric systems
本文提出了一个计算平面平行多层膜之间Casimir吸引力的强有力的程序,该多层膜由具有任意磁和介电性质的均匀区域组成,采用Minkowski能量动量张量。该理论被应用到许多几何形状,并再现了一些其他作者所获得的结果。虽然各种各样的理论是众所周知的,相对容易的卡西米尔力密度,甚至复杂的平面结构可以计算,似乎没有得到广泛的赞赏,没有一个单一的文件,作者的知识,使明确的程序在这里演示。结果可以被看作是解决基本问题的重要基石,例如长期存在的关于卡西米尔力的热行为的争论,或者应用什么是正确的应力张量的问题,由于Raabe和Welsch的新建议的替代理论重新加快了讨论。
2006-09-26 quant-ph
Multilayered Aspects of Casimir Energy
本文提出了一种稳健的公式,用于计算具有一般介电常数的平行平面多层设置中的Casimir能量和力,推导了多层反射和透射系数的递推关系,并利用辐角原理处理紫外发散,适用于手性介质和Weyl半金属等更一般情况。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Casimir Force for Absorbing Media in an Open Quantum System Framework: Scalar Model
在这篇文章中,我们计算两个有限宽度的镜子在有限温度下的Casimir力,工作在1+1维的简化模型。被认为是耗散介质的反射镜被建模为一组连续的谐振子,谐振子又被耦合到外部环境处于热平衡。Casimir力的计算是在量子开放系统理论的框架下进行的。结果表明,Casimir相互作用有两个不同的贡献:通常的辐射压力从真空中,这是理想的镜子,没有耗散或损失,和朗之万力与介电原子之间的相互作用所引起的噪声在板坯和热浴。为了在1+1维中重现类似的Lifshitz公式,需要对Casimir力的两个贡献。讨论了反射镜的电磁特性与环境光谱密度的关系
2011-11-14 cond-mat.other hep-th quant-ph
Casimir force between dispersive magnetodielectrics
我们将我们的方法推广到吸收介质多层膜之间的Casimir效应[M. S. Tomas,Phys.Rev.A66,052103(2002)]中描述的方法。所得到的力的表达式是用来数值探讨的吸引力/排斥力的金属磁介电系统中的Drude-Lorentz磁电阻率和磁导率的介质色散的效果。
2005-05-31 quant-ph
Recursion relations for generalized Fresnel coefficients: Casimir force in a planar cavity
本文强调并证明了,除了使用通常的涉及连续层的递推关系外,多层膜的广义菲涅耳系数也可以等效地使用涉及叠层的递推关系来计算。S. Tomas,Phys.Rev.A51,2545(1995)]。此外,由于广义菲涅耳系数的定义并不隐含叠层的性质,因此这些非标准的递推关系不仅可以用于计算局域系统的菲涅耳系数,而且可以用于计算由各种类型(局域、非局域、非均匀等)组成的一般多层膜的菲涅耳系数。层。他们的效用说明了几个简单的算法计算布拉格反射镜的反射率和扩展的Casimir力的公式在一个平面腔中的任意介质。
2010-04-06 quant-ph
Strong thermal and electrostatic manipulation of the Casimir force in graphene multilayers
我们表明,石墨烯介电多层膜引起了一个不寻常的可调谐的Casimir-Lifshitz力,并允许轻松地实现完全不同的制度在同一结构。关于热效应,石墨烯-介电多层膜利用了对于孤立的悬浮石墨烯片预测的异常特征,即使它们受到介电衬底的存在的相当大的影响。它们还可以通过增加石墨烯片密度和它们的费米能来实现反常的非单调热金属行为。除了在短间隔处发生的强热调制之外,在力比在大距离处发生的力大几个数量级的区域中,还可以通过改变石墨烯层的数量以及它们的费米能级来调节力,从而允许通过简单地施加电势来非常快速地和原位地调谐相关的力放大。我们的预测可以是相关的Casimir实验和微/纳机电系统和新设备的技术应用。
2017-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Casimir force between designed materials: what is possible and what not
我们建立严格的上限任意电介质或抗磁性材料的多层结构之间的卡西米尔相互作用。我们讨论了不同的幂律的外观,由于频率依赖的材料常数。简单的解析表达式与基于Lifshitz理论的数值计算结果吻合良好。我们讨论了当前(Meta)材料实现排斥卡西米尔力所需的改进。
2005-10-27 quant-ph
Casimir force on amplifying bodies
基于宏观QED的统一方法,考虑到在有限的空间和频率范围内的放大效应,我们研究了Casimir力作为洛伦兹力作用在线性局部响应(各向同性)磁电体的任意部分放大系统上.我们证明,在一个弱极化/磁化放大对象在存在一个纯粹的吸收环境中的力可以表示为一个总和超过Casimir-波尔德力的激发原子内的身体。作为例子,计算了由受激原子的稀气体组成的平板与理想镜面之间的共振力。
2009-02-23 quant-ph
Photon tunneling through absorbing dielectric barriers
利用最近发展起来的辐射量子化理论,研究了光子穿过吸收势垒的问题。多层屏障在频域中的多步复介电常数满足Kramers-Kronig关系。从由此产生的输入-输出关系,它示出的层中的损失可能会大大改变在双光子干涉实验中观察到的光子隧穿时间。它进一步表明,对于足够大的层数的干涉条纹观察到,不能涉及到一个单一的遍历时间。
1996-06-11 quant-ph
Born expansion of the Casimir-Polder interaction of a ground-state atom with dielectric bodies
在首阶微扰理论中,一个基态原子置于任意排列的色散和吸收线性体中的Casimir-Polder势可以用原子的极化率和体助电磁场的散射格林张量来表示。基于格林张量的玻恩级数,本文给出了Casimir-Polder势的系统展开式。玻恩展开被用来显示如何以及在何种条件下,Casimir-Polder力可以与微观多原子范德华力,一般表达式。作为应用,研究了介质环和非均匀介质半空间附近原子的Casimir-Polder势,给出了其磁化率在二阶以下的显式表达式.
2005-10-11 quant-ph
Multiple Scattering Casimir Force Calculations: Layered and Corrugated Materials, Wedges, and Casimir-Polder Forces
描述了多重散射技术在计算卡西米尔能量中的各种应用。这些包括各种尺寸和形状的稀释体之间的相互作用,温度依赖性,与多层和波纹体的相互作用,以及精确可解的可分离体的新例子。
2009-10-16 hep-th quant-ph
Impact of amplifying media on the Casimir force
本文在宏观量子电动力学的基础上,提出了线性放大体上存在Casimir力的理论,为研究线性放大体上存在Casimir力的效应提供了一致的框架,放大左手超材料的色散力。本文导出了作用在放大体上的Casimir力的一般公式。结果表明,力可以在经典的格林张量,它可以被分解成一个共振组件与发射过程和非共振Lifshitz型组件看起来形式上相同的一个纯粹的吸收体。它明确表明,结果概括微观方法超出微扰域:在稀释气体的限制,作用在放大体上的力减少到一个总和超过Casimir-波尔德力作用在激发体原子。
2010-01-04 quant-ph
Ground-state van der Waals forces in planar multilayer magnetodielectrics
在最低阶微扰理论的框架下,给出了任意色散吸收磁介质多层膜系统中基态原子的范德华势。详细研究了位于磁介质板前面或两个这样的板之间的原子的例子。特别强调的是放置在竞争的吸引力和排斥力分量与电和磁物质的属性,分别给出了形成排斥势墙的条件。数值和分析结果。
2005-07-29 quant-ph
Microscopic origin of Casimir-Polder forces
我们建立了色散力之间的一般关系。首先,基于因果介质中的QED,采用首阶微扰理论,用原子极化率和体助电磁场的格林张量来表示单原子Casimir-Polder势和双原子van der Waals势。在这个几何无关的框架下,我们采用格林张量的玻恩展开和Clausius-Mosotti关系,证明了在介电体存在下,原子的宏观Casimir-Polder势是由其微观多原子与组成介电体的原子之间的范德华相互作用的无穷和所引起的.这个定理适用于非均匀的,分散的,和吸收机构的任意形状和任意原子组成的任意背景下的附加磁介电体。
2007-06-12 quant-ph
Electromagnetic Energy, Absorption, and Casimir Forces. I. Uniform Dielectric Media in Thermal Equilibrium
可以通过忽略吸收、计算由于吸收体的位移而引起的能量变化、然后仅通过允许吸收率为复数来简化吸收体之间的卡西米尔力的推导。作为第一步,更好地了解这种情况,我们认为在本文中的模型的电介质作为一个集合的振荡器,其中每个耦合到一个水库引起的阻尼和朗之万力的振荡器和噪声极化作为一个源的波动电磁(EM)场在电介质。该模型自然地导出了量子化电磁场的表达式,这些表达式与用不同方法得到的结果一致,并且还导出了噪声极化与介电常数虚部之间的涨落耗散关系;与著名的范德瓦耳斯力夫希茨理论中所采用的Rytov涨落-耗散关系的比较(或Casimir)力的结果表明,Lifshitz理论实际上是一个经典的随机电动力学理论。在介质吸收可以忽略不计的频带内,能量密度的近似经典表达式作为量子电动力学理论中的谱热平衡期望值是精确的。我们的主要结果是推导出了均匀色散吸收介质在热平衡下的QED能量密度的表达式。能量的谱密度被发现具有相同的形式有或没有吸收。我们还展示了如何波动耗散定理确保细致平衡的平衡(吸收)介质,水库和电磁场之间的能量交换在热平衡。
2009-11-14 quant-ph
Atoms near magnetodielectric bodies: van-der-Waals energy and Casimir-Polder force
基于线性因果介质中的宏观QED,我们提出了一个关于Casimir Polder力作用于位于色散和吸收磁介质附近的原子的自洽理论。范德华能量的微扰结果显示出有趣的新功能中存在的磁介电体。为了超越微扰理论,我们从质心运动方程出发,推导出作用于处于任意电子态的原子上的Casimir-Polder力的动力学表达式。对于非驱动原子在弱耦合制度,作为时间的函数的力被证明是在选定的时间与电子密度矩阵元素的力分量的叠加。这些力的分量取决于原子的位置相关的极化率,正确地解释了体诱导的能级移动和加宽。
2004-06-29 quant-ph
Casimir-Polder interaction of atoms with magnetodielectric bodies
基于线性因果介质中的QED理论,给出了单原子与色散和吸收磁介电体Casimir-Polder相互作用的一般理论。基态和激发态原子被认为是。作用在基态原子上的卡西米尔-波尔德力可以方便地从原子-场耦合能量的微扰计算中推导出来,而处于激发态的原子受到瞬态力分量的影响,只有通过基于体助真空洛伦兹力的动力学处理才能完全理解。结果表明,Casimir-Polder力可以受到体诱导的原子跃迁展宽和位移的影响-这种效应在最低阶微扰理论中没有考虑。该理论被用来研究置于磁介质多层系统中的基态原子的Casimir-Polder力,特别强调厚和薄板以及由两个厚板组成的平面腔。它示出了如何竞争的吸引力和排斥力的组件有关的介质的电和磁特性,分别可以-足够强的磁特性-导致形成的潜在的墙壁和井。
2005-04-18 quant-ph
Casimir interaction between gas media of excited atoms
考虑了高温下两种稀介质间的延迟色散相互作用(Casimir相互作用)。考虑了受激原子。结果表明,由于积分的发散性,摄动方法不能应用于该问题。基于动力学格林函数的非微扰方法实现。我们考虑两个原子之间的相互作用(其中一个是激发0嵌入在吸收介质。我们考虑了介质中光子的可能吸收,从而解决了发散问题。在对相互作用近似下,计算了两平面稀介质间的作用力。我们表明,量子电动力学的结果不同于在高温下的稀气体介质的Lifshitz公式(如果激发原子的数量是显着的)。根据量子电动力学,这种相互作用可以是吸引的,也可以是排斥的,这取决于介质的温度和密度。
2006-11-19 quant-ph
Casimir forces in the time domain II: Applications
我们之前的论文介绍了一种方法来计算Casimir力在任意几何形状和任意材料,是基于时域有限差分(FDTD)计划。在这篇手稿中,我们专注于我们的方法的有效实施的几何形状的实际利益和扩展我们以前的概念验证算法在一维的问题在二维和三维,引入了一些新的优化。我们认为Casimir活塞式的问题与非单调和单调的力依赖于侧壁分离,无论是以前解决的几何形状,以验证我们的方法,也为新的几何形状,涉及磁性侧壁和/或圆柱形活塞。我们包括现实的电介质材料来计算悬浮硅波导之间的力或周期性凹槽的悬浮膜上,还演示了PML吸收边界和/或周期性边界的应用。此外,我们将这种方法应用到一个可实现的三维系统中,其中二氧化硅球稳定地悬浮在流体上面的缩进金属基板。更一般地说,该方法允许现成的FDTD软件,已经支持各种各样的材料(包括电介质,磁性,甚至各向异性材料)和边界条件,被利用的卡西米尔问题。
2009-10-27 quant-ph
Electromagnetic Energy, Absorption, and Casimir Forces. Inhomogeneous Dielectric Media
假设介质近似为连续介质,导出了非均匀吸收色散介质在热平衡时电磁能量密度期望值的一般精确公式。从这个公式中我们得到了Casimir力密度的形式表达式。与大多数以前的方法卡西米尔效应中,吸收被忽略或承认隐含通过所需的分析性质的介电常数,我们包括耗散明确通过耦合介质的每个偶极振子的谐振子的水库。我们得到的能量密度和Casimir力密度的结果的范德瓦尔斯相互作用的振荡器,也从坡印亭定理。
2011-10-04 hep-th quant-ph
Fulfillment of expectations of precise measurements of the Casimir force
我们比较理论预期的卡西米尔力与精确测量的结果。力计算在有限温度下的多层覆盖的机构使用Lifshitz理论。我们认为,金属化的介电函数必须直接测量,以达到必要的精度在力的计算。在不知道该函数的情况下,可以使用完美单晶材料的参数来建立关于力的明确限定的上限。在扭摆实验中测得的力与上限值并不矛盾。强调了薄Au/Pd层在原子力显微镜实验中的重要性。用显微镜测量的力大于物体之间小间距的上限。该差异显著,并在两次测量中重现。的差异的起源进行了讨论。最简单的修改实验提出允许使其结果更可靠,并回答这个问题,如果差异有任何关系的存在一个新的力量。
2000-05-20 quant-ph
Casimir-Polder forces: A non-perturbative approach
在线性因果介质中的宏观QED框架内,我们研究了Casimir-Polder型辐射力作用于位于色散和吸收磁介电体附近的原子上,该原子初始处于任意电子态。结果表明,最小和多极耦合导致本质上相同的最低阶微扰结果的力作用在一个原子的能量本征态。为了超越微扰理论,计算是基于精确的质心运动方程。对于非驱动原子在弱耦合制度,作为时间的函数的力是一个叠加的力的分量是相关的电子密度矩阵元素在选定的时间。由于原子极化率的位置依赖性,甚至与基态相关的力分量也不能以通常的方式从势导出。此外,当原子最初准备在一个相干叠加的能量本征态,然后观察到时间振荡的力分量,这是由于原子与电场和磁场的相互作用。
2007-06-12 quant-ph
Tangential Casimir force in the misaligned system: Magnetic media, real conductors, and a torque
该研究拓展了未对准平行板的切向卡西米尔力至磁介质范畴,分析了真实导体的温度相关切向力,还提出了各向同性介质平行板的卡西米尔扭矩,为不带电表面扭矩实现提供了简易途径。
2024-02-04 hep-th quant-ph
Theory of the Casimir interaction for graphene-coated substrates using the polarization tensor and comparison with experiment
我们提出了一个理论的热卡西米尔相互作用的多层测试机构涂有石墨烯片。这种结构上的反射系数表示在偏振张量和材料层的介电常数的分量。所开发的理论应用于计算的梯度的Casimir力之间的Au涂层的球和石墨烯片上沉积的SiO ${}_2$膜覆盖的Si板,这是最近的实验的配置,通过动态原子力显微镜进行。理论计算结果与实验数据吻合得很好。因此,我们证实,石墨烯影响Casimir相互作用,并可用于定制纳米结构中的力的大小。
2014-03-06 cond-mat.other quant-ph
The Casimir-Polder effect for a stack of conductive planes
利用zeta函数正则化方法,考虑了原子与由无限薄平面组成的多层体系的Casimir-Polder相互作用.作为原型材料,每个平面由石墨烯片表示,其光学响应由恒定电导率或Drude-Lorentz模型电导率描述。各种分离的渐近表达式推导和数值计算相比。我们区分大原子/平面限制,其中延迟效应是突出的,和小原子/平面限制,其中典型的范德华系数被发现是依赖于石墨烯的数量和特征距离。不同原子和石墨烯导电性模型的计算能量提出了Casimir-Polder效应的基础科学,并提出了在实验上操纵这种相互作用的方法。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radiation pressure, moving media, and multilayer systems
本文用广义/4x 4传递矩阵和散射矩阵建立了运动物体上光学力的一般理论。结果提出了一个平面的任意折射率的多层介质放置在一个其他空的空间和移动平行和垂直的平板真空界面。在两种运动状态下,所产生的力包括横向和法向速度依赖分量,其可以以微妙的方式取决于多普勒效应和TE-TM偏振混合。特别是对于横向位移,极化混合,这在这里被解释为一个有效的磁电效应,由于减少的对称性所引起的运动的板,引起速度依赖的力的贡献,这是敏感的两个极化振幅之间的相位差。这一术语产生了一个相当奇特的光学响应的移动体和具体的情况下,说明了任意定向的线性偏振的入射辐射。由于偏振混合引起的附加力可以抵消到V/c中的一阶,其中一阶多普勒贡献产生身体上的力的速度相关分量的总体消失。上述发现与纳米光学力学的现代发展以及卡西米尔力的摩擦分量问题有一定的相关性。
2012-08-16 physics.optics quant-ph
Body-assisted van der Waals interaction between two atoms
利用四阶微扰理论,导出了在色散和吸收磁介电体任意排列情况下,两个中性、非极化基态原子的范德华势的一般公式.该理论适用于两个原子在散装材料和在一个平面多层系统的前面,特别强调的情况下,一个完美的反射板和半无限半空间。它表明,由于存在一个完美的反射板的两原子相互作用的增强和减少可以理解,至少在非延迟的限制,通过使用图像电荷的方法。对于半无限半空间,给出了解析和数值结果。
2006-06-09 quant-ph