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
Corrected Proximity-Force Approximation for Lateral Casimir Forces
广泛采用的近似力近似（PFA）来估计正常的Casimir力是已知的渐近精确消失分离。在这封信中，我们提出了一个修正PFA，这是足够准确地预测位移引起的横向Casimir力之间的球体和光栅，分离半径比高达0.5，远远超出了限制范围内的PFA的应用是以前的限制。我们的结果可以方便地估计Casimir相互作用，因此将是有用的相关实验和工程Casimir应用。我们还研究了梯度光栅的PFA，我们发现不稳定性引起的横向Casimir力超出了校正的PFA。
2018-07-15 physics.optics 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
Reply to ``Comment on ``Lateral Casimir Force beyond the Proximity Force Approximation'' ''
我们回复我们的信件arXiv：quant-ph/0603120上的评论arXiv：quant-ph/0702060 [Phys. Rev. Lett. 100402（2006）]
2007-02-09 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
Casimir forces beyond the proximity approximation
邻近力近似（PFA）将紧密间隔、平滑弯曲的物体之间的相互作用与平行板之间的力联系起来。对卡西米尔力的精确实验需要对PFA进行修正，并刺激对PFA的修正的研究。我们使用一个衍生的扩展，轻轻弯曲的表面，以获得领先的曲率修改的PFA。我们的方法适用于任何均匀和各向同性的材料，在这里，我们提出的结果狄利克雷和诺依曼边界条件和完美的导体。一个Padé外推约束的多极展开在大的距离和我们的改进的扩展在短距离，提供了一个准确的表达式球板Casimir力在所有的分离。
2011-10-05 cond-mat.stat-mech 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
Monte-Carlo calculation of the lateral Casimir forces between rectangular gratings within the formalism of lattice quantum field theory
本文提出了一种新的计算Casimir力的Monte-Carlo方法。我们的方法是基于非紧晶格量子电动力学的形式。这种方法已在两个理想的导电平面的最简单的情况下进行了测试。在此基础上，将该方法应用于两个理想导电矩形光栅间的横向Casimir力的计算。我们比较我们的计算结果的PFA和“最佳”PFA方法。
2011-05-03 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
Material dependence of Casimir forces: gradient expansion beyond proximity
一种广泛使用的估算Casimir相互作用的方法[H. B. G. Casimir，Proc. K.奈德.阿卡德湿了51，793（1948）]在短距离处的平缓弯曲的材料表面之间的近似力是接近力近似（PFA）。虽然这种近似在分离消失时是渐近精确的，但量化对PFA的修正是非常困难的。在这里，我们使用一个衍生的扩展计算的领先曲率校正PFA的金属（金）和绝缘体（SiO $_2$）在室温下。我们推导出轴对称表面的力梯度的PFA校正的振幅$\hatθ_1$的显式表达式。在非延迟的限制，修正的Casimir自由能被发现的规模与距离几何。对于金，$\hatθ_1$具有异常大的温度依赖性。
2012-02-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Directional spontaneous emission and lateral Casimir-Polder force on an atom close to a nanofiber
本文研究了靠近光学介质的受激原子的自发发射及其产生的散射力。对于一个适当选择的原子偶极子的取向，自发发射图案变得不对称和谐振Casimir-Polder力平行于纤维轴出现。对于一个简单的模型，我们表明，这样的横向力是由于在材料内的图像的圆形振荡的原子的偶极矩的相互作用。由于Casimir--Polder能量在横向上是恒定的，所以预测的横向力不是以通常的方式从势中导出的。我们的研究结果具有一定的影响，光学力的测量衬底上，以及激光冷却的原子在纳米光子陷阱。
2015-05-06 quant-ph
Exact Casimir-Polder potential between a particle and an ideal metal cylindrical shell and the proximity force approximation
本文用格林函数方法导出了理想金属圆柱壳内可极化微粒的Casimir-Polder势。本文重新推导并证实了最近用哈密顿方法得到的壳层外粒子的Casimir-Polder势。精确的量子场理论的结果进行了比较，得到使用邻近力近似和一个非常好的协议证明在分离低于0.1 $R$，其中$R$是圆柱体的半径。所发展的方法适用于拓扑缺陷理论。
2011-03-21 hep-th quant-ph
Casimir interaction between a cylinder and a plate at finite temperature: Exact results and comparison to proximity force approximation
利用由松原表象和泛函行列式表象导出的精确公式，研究了柱与板之间的有限温度Casimir相互作用。我们考虑具有Dirichlet和Neumann边界条件的标量场。导出了柱板间距$a$较小时Casimir能量和Casimir力的渐近展开式。与零温情况一样，当圆柱半径为$rT\gg 1$（其中$r$为圆柱半径）时，Casimir能和Casimir力的主导项与由邻近力近似得到的结果一致.当$aT\ll 1\ll rT$（中温区）时，Casimir能量的首项为$T^{5/2}$阶，而对于Casimir力，其为$T^{7/2}$阶。在这种情况下，前导项与间隔$a$无关。当处于高温区（$1\ll aT\ll rT$）时，Casimir能量和Casimir力的主要项来自第零松原频率。在这种情况下，在$T$中，前导项是线性的，但是对于能量，它与$a^{3/2}$成反比，而对于力，它与$a^{5/2}$成反比。用摄动法计算了不同温度区邻近力近似的一阶修正。在零温度情况下，结果与[Bordag，Phys. Rev. D \textbf{73}，125018（2006）]中导出的结果一致。
2011-06-07 hep-th quant-ph
Demonstration of the asymmetric lateral Casimir force between corrugated surfaces in the nonadditive regime
在非加性条件下，测量了两个正弦波纹Au涂层表面之间的横向Casimir力。使用更深的波纹也允许展示横向卡西米尔力的相位依赖性的不对称性，如前所述。测量数据被发现是在良好的协议与精确的理论计算结果在T=300 K，包括实际材料性能的影响。精确理论和邻近力近似之间的偏差被量化。所获得的结果是局部的纳米机器中的应用。
2009-09-11 cond-mat.other quant-ph
Exact Casimir energies at nonzero temperature: Validity of proximity force approximation and interaction of semitransparent spheres
在本文中，致力于汤姆Erber的职业生涯，我们考虑在非零温度下弱耦合体之间的Casimir相互作用。对于半透明体，即用δ函数势描述的物体，我们首先研究无限平面和任意曲面之间的相互作用。在弱耦合中，这样的相互作用能与通过在任意温度下对相对表面元素之间的相互作用求和而获得的邻近力近似的精确形式相一致。这一结果推广了Decca等人最近证明的一个定理。我们还得到了弱耦合双透明球在任意温度下Casimir能量的精确封闭形式结果。
2010-03-17 hep-th 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
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
Roughness correction to the Casimir force : Beyond the Proximity Force Approximation
我们计算了等离子体模型描述的金属板的平行板几何形状的Casimir效应的粗糙度修正。计算是微扰的粗糙度振幅与任意值的等离子体波长，板间距和粗糙度相关长度。发现校正值始终大于在近端力近似值中获得的结果。
2004-11-23 quant-ph
Beyond the simple Proximity Force Approximation: geometrical effects on the non-retarded Casimir interaction
本文研究了非延迟Casimir力对简单邻近力近似的几何修正。我们提出了各种形状的物体和基板之间的力，对对象之间的分析结果。我们比较的结果，从更精确的数值计算。我们对待球体，椭球体，圆柱体，立方体，圆锥体，和翅膀的分析PFA结果与几何校正因子一起汇总在一个表中。
2008-07-10 quant-ph
Casimir Energy between a Sinusoidally Corrugated Sphere and a Plate Using Proximity Force Approximation
为了得到正弦波纹球与板之间的Casimir能量，首先利用邻近力近似（PFA）推导了球-板Casimir力。人们可以用散射矩阵法来研究这个问题。尽管这种方法达到了精确的结果，但应用这种形式主义的困难，使程序复杂。我们使用PFA以真正明确的方式实现目的。考虑球具有不同的正弦波纹，我们得到了形变对Casimir相互作用能的影响。我们假设$ a/r \leqslant 0.00755$是PFA的有效性，并且在半径为$r$的球体与板\cite{0601094}的距离最小的情况下，$a$的实验精度目标。对于如此短的距离，有限电导率的影响是不可忽略的。为了减少PFA结果的不准确性，我们还研究了Casimir力的热修正。
2014-04-07 cond-mat.other hep-th quant-ph
Nonequilibrium Casimir effects of nonreciprocal surface waves
我们表明，在由非互易等离子体材料制成的基板附近的各向同性偶极粒子可以经历横向卡西米尔力和扭矩时，粒子的温度不同于板和环境。我们连接的横向力的存在非互易表面极化激元的非对称色散和存在的横向扭矩的自旋动量锁定这样的表面波。使用波动电动力学的形式主义，我们表明，横向力和扭矩的功能应该是实验观察到的掺杂锑化铟（InSb）放置在外部磁场的衬底，并为各种电介质颗粒。有趣的是，我们还发现，横向力和扭矩的方向取决于组成材料的颗粒，这表明基于横向非平衡Casimir物理的分选机制。
2021-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Lateral Casimir-Polder forces by breaking time-reversal symmetry
我们研究了横向Casimir-Polder力作用在一个圆形旋转发射器附近的介质平面表面。由于圆周运动破坏了时间反演对称性，平行于表面方向上的自发发射通常是各向异性的。我们表明，产生的横向力，这可以被解释为反冲力，因为这种不对称的排放。该力是发射器和表面之间的距离的振荡函数，并且电介质的损耗特性强烈地影响近场区域中的结果。该力也表现出人口引起的动力学，相对于时间的自发衰减率的倒数的时间尺度上呈指数衰减。我们建议，这种效果可以检测测量发射器获得的速度，以下不同的周期的激励和热化。我们的结果表示在格林张量，因此可以很容易地应用到更复杂的几何形状。
2017-12-12 quant-ph
The proximity force approximation for the Casimir energy as a derivative expansion
邻近力近似（PFA）已被广泛用作计算小距离光滑物体间Casimir力的工具。尽管直观上容易理解，但通常认为它是一种不受控制的近似。事实上，它的有效性只在特定的例子中进行了测试，通过面对它的预测与下一个领先的顺序（NTLO）校正提取的数值或分析解决方案，而不使用PFA。在这篇文章中，我们表明，PFA及其NTLO校正可以在一个单一的框架内，作为前两项的衍生扩展。为此，我们考虑了Dirichlet条件下真空标量场在光滑曲面上的Casimir能量，该曲面由平面前的函数$ψ$描述。通过把Casimir能量看作是$ψ$的一个泛函，我们证明了PFA是这个泛函的导数展开式中的主导项。我们还得到了相应的NTLO修正的一般形式，它涉及到$ψ$的两个导数。我们表明，通过评估这一修正项的特定几何形状，它正确地再现了已知的修正PFA从精确的评估的能量。
2011-11-07 hep-th quant-ph
Plasma vs Drude modelling of the Casimir force: beyond the proximity force approximation
计算了金球表面与金平面之间的Casimir力及其梯度。显着的数值改进，使我们能够扩展到实验制度的参数范围。我们比较我们的数值精确的结果与那些在接近力近似（PFA）的分析中所采用的所有Casimir力实验在文献中报道到目前为止。特别注意的是德鲁德模型和零频率下的无耗散等离子体模型之间的差异。结果表明，对PFA的修正太小，不能解释实验数据与基于Drude模型的PFA结果之间的差异。然而，事实证明，对于等离子体模型，对PFA的修正远远超出了通过探测力梯度随球半径的变化而获得的实验范围[D]。E. Krause等人，物理修订信函98，050403（2007）]。基于Drude模型的相应修正明显较小，但仍然违反了平面和球体之间小距离的实验界。
2017-06-28 cond-mat.stat-mech 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
Lateral Casimir force between sinusoidally corrugated surfaces: Asymmetric profiles, deviations from the proximity force approximation and comparison with exact theory
横向Casimir力，这之间出现的正弦波纹表面的球体和板，被测量的情况下，一个小的周期超出的邻近力近似的适用范围。球体和板上波纹幅度的增加允许观察到横向Casimir力的不对称性，即，它的轮廓偏离完美的正弦函数。在两组具有不同振幅的波纹的测量中，在不同的间隔处测量两个测试体上的波纹之间的相移上的侧向力的依赖性。在两个连续的实验中，还测量了作为分离函数的横向力的最大值。所有的测量数据进行了比较，使用的接近力近似的理论方法和精确的理论基础上的瑞利展开没有拟合参数。在这两种情况下，考虑了测试体的真实材料特性和非零温度。的数据被发现是在一个很好的协议与精确的理论，但偏离显着的接近力近似方法的预测。这提供了衍射型的影响，在PFA方法中被忽略的观察定量确认。横向卡西米尔力的现象在纳米技术的微机械操作的可能应用进行了讨论。
2010-02-20 cond-mat.other 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
Computation and visualization of Casimir forces in arbitrary geometries: non-monotonic lateral forces and failure of proximity-force approximations
我们提出了一种计算任意几何形状的Casimir力的方法，具有任何所需的精度，可以直接利用标准的数值电磁技术的效率。使用最简单的有限差分实现这种方法，我们得到的协议与过去的结果为圆柱板的几何形状，也提出了新的几何形状的结果。特别是，我们研究了一个活塞式的问题，涉及两个介电和金属广场之间的两个金属墙壁，在二维和三维，分别滑动，并证明非添加剂和非单调的变化，由于这些侧壁的力量。
2007-08-09 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Massive scalar Casimir interaction beyond proximity force approximation
由于有质量标量场在理论物理中的重要作用，我们考虑了有质量标量场的真空涨落引起的球与板的相互作用。我们考虑Dirichlet和Neumann边界条件的组合。有一个简单的处方，以获得Casimir相互作用能的函数公式，称为TGTG公式，用于从无质量相互作用到有质量相互作用。从TGTG公式出发，我们讨论了如何计算Casimir相互作用能的小分离渐近展开式。与无质量情况不同，结果不能表示为简单的代数表达式，而只能表示为对某些积分的无穷和。尽管如此，很容易证明，人们可以得到与先前建立的结果一致的无质量极限。我们还表明，领先的条款同意使用邻近力近似推导。用数值方法和解析方法研究了首阶项和次首阶项与标量场质量的关系。特别是，我们得到这些条款的小质量渐近展开。令人惊讶的是，小质量渐近展开式是相当复杂的，因为它们包含质量的奇次方项以及质量项的平方。
2015-06-24 hep-th quant-ph
Material dependence of Casimir interaction between a sphere and a plate: First analytic correction beyond proximity force approximation
当球与板之间的距离$d$远小于球的半径$R$时，我们解析地导出了球与板之间Casimir相互作用的渐近行为.从Casimir相互作用能的精确公式导出了首阶项和次首阶项。它们被发现依赖于非平凡的对象的介电函数。正如预期的那样，领先的订单项与使用接近力近似得出的一致。对Bimonte，Baug和Kardar [Appl. Phys. Lett. \textbf{100}，074110（2012）]中使用导数展开。本文给出了在等离子体模型和Drude模型下，等离子体频率和弛豫频率分别为9 eV和0.035eV时的数值计算结果。结果表明，若用等离子体模型代替Drude模型，则前两个首项之和的误差最大为2%，而次首项除以$d/R$所得的次首项与首项之比$θ_1$的误差可达4.5%。
2013-03-21 hep-th quant-ph
Casimir effect between spherical objects: proximity-force approximation and beyond using plane waves
对于两个附近的物体之间的Casimir相互作用，平面波的基础证明方便的数值计算，以及分析的考虑，导致光学解释的相关散射过程的电磁波。我们审查工作的邻近力近似和修正，它在平面波的基础上，涉及球形物体的系统。以前的工作是通过允许在一个球体的反射过程中的偏振混合。特别是，明确的结果，完美的电磁导体。此外，对于完美的电导体在零温度下，它表明，超出领先的顺序修正的邻近力近似，在球面之间的距离出现的半整数阶的条款。
2022-05-22 quant-ph
Casimir effect between dissimilar materials: a test for the proximity theorem
我们精确地计算了一个球形粒子和一个平面之间的Casimir力，都具有任意的介电特性，在非延迟的限制。利用谱表示形式，我们证明了由材料A构成的球体和由材料B构成的平面的Casimir力与球体由材料B构成而平面由材料A构成的Casimir力不同。能量和力的差异显示了几何的重要性，并证明了超越邻近定理近似的球-平面系统的现实描述的必要性。
2003-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
How to strengthen constraints on non-Newtonian gravity from measuring the lateral Casimir force
本研究通过优化波纹表面实验配置，在4.5至37纳米范围内加强非牛顿引力约束，最大加强因子超过40倍。
2023-05-13 hep-ph quant-ph
First analytic correction to the proximity force approximation in the Casimir effect between two parallel cylinders
本文考虑两平行圆柱间Casimir相互作用能和Casimir相互作用力的小分离渐近展开式。首阶项和次首阶项的计算是解析的。考虑了Dirichlet-Dirichlet（DD）、Neumann-Neumann（NN）、Dirichlet-Neumann（DN）和Neumann-Dirichlet（ND）四种边界条件组合。对于一个圆柱在另一个圆柱内部的情况，详细地示出了计算。在这种情况下，我们将注意力限制在圆柱严格偏心并且圆柱之间的距离$d$远小于圆柱中心之间的距离的情况。对于两个圆柱体在彼此外部的情况，可以用同样的方法进行计算，我们只给出了结果，除了符号的一些变化之外，这些结果与一个圆柱体在另一个圆柱体内部的情况类似。在所有的情况下，我们考虑，领先的订单项的顺序为$d^{-7/2}$，他们完全同意的接近力近似。次至首阶项的结果是新的。在大圆柱半径趋于无穷大的极限情况下，恢复了具有DD或NN边界条件的柱-板构型的已知结果。
2011-09-05 hep-th quant-ph
Casimir Interaction Between a Plane and a Sphere: Correction to the Proximity-Force Approximation at Intermediate Temperatures
我们考虑有限温度下平面与半径为$R$的球之间的Casimir相互作用能$T$作为最近接近距离$L$的函数。典型的实验条件使得热波长$λ_T=\hbar c/k_\mathrm{B}T$满足条件$L\ll λ_T\ll R$。我们推导出领先的修正的邻近力近似有效的中间温度，通过开发的散射公式在平面波的基础上。我们的分析结果捕获的球形几何形状和温度的联合效果，并被写入作为温度依赖的对数项的总和。令人惊讶的是，两个对数项产生的松原零频率的贡献。
2021-03-25 quant-ph
The role of diffraction in the Casimir effect beyond the proximity force approximation
通过在平面波基础上发展散射方法，推导出平面球几何中电磁Casimir相互作用邻近力近似（PFA）结果的前阶修正.将卡西米尔能量表示为平面和球面之间往返的总和，我们发现两个不同的贡献的校正。第一个结果从米氏反射算子的变化，计算内的几何光学WKB近似，在与镜面反射在球面上的最接近的点附近的窄傅立叶间隔。第二个贡献，约占总校正的90%，结果从几何光学WKB米氏散射振幅由于衍射的修改。我们的推导提供了一个明确的物理理解的性质的PFA校正球面。
2018-11-30 quant-ph
Casimir Physics beyond the Proximity Force Approximation: The Derivative Expansion
本文综述 Casimir 物理中扩展 PFA 的导数展开方法，结合几何、边界条件、场及涨落说明其适用与失效情形，并讨论其在 Casimir-Polder 相互作用中的应用。
2024-02-27 cond-mat.other hep-ph hep-th
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
The Casimir energy between nanostructured gratings of arbitrary periodic profile
本文研究了任意形状的波纹光栅的Casimir能量的横向依赖性。为此，我们建模的配置文件作为堆栈的水平矩形切片的配置文件的形状和数值评估Casimir能量之间的不同的相对横向位移的两个波纹板。我们将我们的结果与邻近力近似（PFA）内获得的预测进行比较。在可比分离的波纹板和几何参数，我们发现一个很强的依赖性的Casimir能量上的形状的波纹板配置文件。
2012-10-25 cond-mat.other 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
Casimir force driven ratchets
我们探讨了两个平行的周期性图案化的金属表面的非线性动力学耦合的零点波动的电磁场之间。由此产生的卡西米尔力产生的非对称图案与时间周期性驱动的表面到表面的距离棘轮效应，允许在相当大的参数范围内的表面的定向横向运动。关键是要考虑到惯性效应，因此混沌动力学，这是由朗之万动力学描述。多个速度反转发生作为一个功能的驱动，平均表面距离，和有效的阻尼。这些输运性质被证明是稳定的，对弱环境噪声。
2007-01-26 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Beyond-proximity-force-approximation Casimir force between two spheres at finite temperature II: plasma versus Drude modeling, grounded versus isolated spheres
最近的一项实验[J. L. Garrett，D. A. T. Somers和J. N. Munday，Phys. Rev. Lett { \bf 120}，040401（2018）]首次测量了室温下真空中两个金球之间的Casimir力梯度，并对测量的力与邻近力近似（PFA）的偏差大小进行了限制。本文的工作推广了以前对该实验的理论分析[G. Bimonte，Phys. Rev. D { \bf 97}，085011（2018）]，通过详细分析PFA偏差的大小如何受到包含或忽略零频率下欧姆耗散的影响，这是当前Casimir文献中备受争议的问题，称为Drude与等离子体之争。我们也分析了将板连接到电荷库的效果，这是Casimir实验中使用的标准配置。我们描述了一个简单而有效的抽取过程，允许更快地计算卡西米尔力的大纵横比的系统。
2018-11-01 cond-mat.soft quant-ph
Casimir interaction between spherical and planar plasma sheets
本文研究了电磁场真空涨落引起的球形等离子体片与平面等离子体片之间的相互作用。我们使用模式求和方法推导卡西米尔相互作用能并研究其渐进行为。在小分离区，我们确定了邻近力近似，并计算了超越邻近力近似的第一修正。这项研究具有潜在的应用模型卡西米尔相互作用的材料制成的物体，可以模拟等离子体片，如石墨烯片。
2014-03-03 quant-ph
Proximity force approximation and specular reflection: Application of the WKB limit of Mie scattering to the Casimir effect
本文用平面波基散射方法研究了两个球之间的电磁Casimir相互作用。结果表明，邻近力近似（PFA）对应于Mie散射的镜面反射极限。在散射振幅的德拜展开中，直接反射项采用首阶半经典WKB近似，证明了PFA对球-球和平面-球几何中的任意材料和温度都提供了正确的首阶发散。我们的推导意味着，只有一小部分的相互作用的球面之间的最接近的点周围的PFA制度作出贡献。相应的特征长度尺度估计从鞍点近似内获得的高斯被积函数的宽度。在低温下，与热校正相关的面积比对零温度结果有贡献的面积大得多。
2018-03-06 quant-ph
On the use of the proximity force approximation for deriving limits to short-range gravitational-like interactions from sphere-plane Casimir force experiments
我们讨论的邻近力近似的作用，在推导极限的存在Yukawian部队-预测在亚毫米范围内的许多统一模型-Casimir力实验使用的球-平面几何。这种近似的两种形式进行了讨论，第一种用于大多数分析的残余Casimir力的实验进行到目前为止，和第二个最近讨论在这方面的R。Decca等人[Phys.Rev.D79，124021（2009）]。我们表明，前形式的接近力近似高估了预期的汤川力，并从确切的汤川力的相对偏差是相同的数量级，在现实的实验设置中，作为预期的相对偏差之间的精确Casimir力和Casimir力的接近力近似评估。这意味着一个系统的转变，使汤川力的实际极限比迄今为止所声称的要弱，以及在α-λ平面上与处理卡西米尔和汤川力理论中使用的各种近似有关的不确定性。我们进一步认为，最近讨论的形式的邻近力近似是等价的，一个几何形状的一个通用的对象与一个无限的平面板相互作用，通常的精确积分的任何添加剂两体相互作用，而不需要调用任何近似方案。如果平板是有限的大小，一个额外的来源的系统误差出现由于打破了平面平移不变性的系统，我们最后讨论在何种程度上这可能会影响到幂律和汤川力的限制。
2009-09-16 gr-qc hep-ph 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
Curvature-induced repulsive effect on the lateral Casimir-Polder--van der Waals force
我们考虑半径为$R$的完美导电无限圆柱体，并研究与被约束在距离圆柱体轴很远的平面内移动的中性可极化粒子的卡西米尔-波尔德（CP）和范德华（vdW）相互作用。$x_0>R$。当相对曲率为$x_0/R \lesssim 6.44$时，该质点在横向CP力（CP力在所述平面上的投影）的作用下，被吸引到该平面上最靠近圆柱表面的一点。另一方面，当$x_0/R \gtrsim 6.44$，我们还表明，对于某些粒子的取向和各向异性，横向CP力可以移动粒子远离圆柱。CP力的这种排斥行为揭示了CP相互作用与表面几何形状的非平凡依赖性，特别是相对曲率。在vdW制度，我们发现，一个类似的非平凡的排斥行为发生，但相对曲率$x_0/R \gtrsim 2.18$，这意味着这种效果需要一个更小的圆柱曲率在vdW制度比在CP之一。此外，我们还表明，有经典对应的这些效果，涉及一个中性粒子的永久电偶极矩。这种力的几何效应的预测可能与更好地控制经典和量子物理中粒子与曲面之间的相互作用有关。
2022-09-01 quant-ph
Casimir torque in weak coupling
在本文中，致力于约翰Høye在他的70岁生日之际，我们检查卡西米尔扭矩的表现形式在弱耦合近似，它允许精确的计算，以便比较普遍适用的，但一般不受控制的，接近力近似可以作出。特别是，我们研究卡西米尔能量的特点是由$δ$ -功能潜力的平面对象之间，并考虑扭矩时，所产生的角度之间的对象被改变。当物体间的距离小于其尺寸时，计算结果与邻近力近似吻合得很好。在相反的极限中，一个物体的大小与分离距离相当，形状依赖性开始变得无关紧要。这些计算说明了对于例如导电平面物体之间的扭矩的预期，其最终应服从于改进的理论计算和实验验证。
2013-08-31 hep-th quant-ph
The Casimir force between rough metallic plates
两金属板间的Casimir力受其粗糙度的影响。这种效应通常通过所谓的“邻近力近似”计算，该近似仅对粗糙度轮廓谱中足够小的波矢有效。我们在这里介绍一个更一般的描述与波矢依赖粗糙度的Casimir效应的敏感性。由于接近力近似低估的效果，粗糙度谱的测量是必要的，以达到所需的精度水平的理论实验比较。
2003-03-20 quant-ph
Multiple Scattering Methods in Casimir Calculations
多重散射公式作为研究不同物体之间的量子真空或卡西米尔相互作用的方法已经使用了30多年。在这里，我们审查的方法在简单的上下文中的$δ$功能的潜力，所谓的半透明体。(In强耦合的极限，一个非透明的边界变成一个狄利克雷边界。）应用该方法重新推导了两个平行透明板之间的Casimir力和一个透明球上的Casimir自应力，得到了不相交平行透明柱之间和不相交透明球之间的Casimir能量表达式。对于弱耦合和强耦合，都会出现简化。特别是，在进行幂级数展开的对象的半径的比率，它们之间的分离，我们能够总和弱耦合展开，得到明确的封闭形式的卡西米尔相互作用能。对于弱耦合球体或圆柱体与狄利克雷平面的相互作用也可以这样做。我们表明，接近力近似（PFA），这成为接近力定理时，物体几乎接触，是非常差的有限分离。
2008-02-26 hep-th quant-ph
Numerical evaluation of the Casimir interaction between cylinders
我们数值计算Casimir相互作用能的配置，包括两个完美的导电偏心圆柱和一个圆柱在前面的一个平面。我们详细考虑几种特殊情况。对于拟同心圆柱，我们分析了基于稀疏矩阵的摄动估计的收敛性。对于同心圆柱体，我们得到解析的接近力近似的修正高达二阶，我们提出了一个改进的数值计算方法来评估在非常小的距离的相互作用能。最后，我们考虑在一个平面前的圆柱体的配置。我们首先数值表明，在适当的限制，Casimir能量为这种配置可以从两个偏心圆柱。然后，我们计算在小距离的相互作用能，并比较数值结果与解析预测的一阶修正的邻近力近似。
2008-09-29 hep-th quant-ph
Lateral interatomic dispersion forces
人们普遍认为，原子和分子之间的范德华力沿着分离它们的线作用。受Casimir-Polder力的影响，我们预测了两个原子之间的横向范德华力，其中一个原子处于具有非零角动量的激发态，另一个原子处于各向同性的基态.所产生的力以与行星齿轮相同的方式起作用，与在类似情况下的横向Casimir-Polder力的著作中预测的齿轮齿条运动相反，这里预测的力是微观起源。我们通过预测基态铷附近的激发铯的轨迹来说明这种效果，发现如果忽略横向力，行为会有质的不同。
2020-09-02 quant-ph
Casimir effect between two spheres at small separations
本文研究了两个球在零温和有限温下的Casimir相互作用，包括标量场和电磁场。特别感兴趣的是渐近展开的Casimir自由能时，球之间的距离是小的。详细讨论了一个球体位于另一个球体内部的情况。在零温度下，我们计算分析的领导和下一个领导阶项的功能行列式表示的卡西米尔能量。正如预期的那样，首阶项与邻近力近似一致。次至首阶项的结果是新的。在外球面半径趋于无穷大的极限中，再现了球面-平面几何的结果。在有限温度下，计算了首阶项，发现在中高温区与邻近力近似完全一致。对于两个球体彼此外的情况，得到类似的结果。在Dirichlet边界条件的情况下，两个球，次领先的零温度Casimir能量的阶项被发现同意最近使用导数展开计算。
2011-12-15 hep-th quant-ph
Casimir interaction between cylinders
我们计算Casimir相互作用能量之间的两个完美的传导，同心圆柱体，使用模式的模式求和技术。然后，我们比较它与使用邻近定理和基于经典周期轨道的半经典近似得到的近似结果。我们表明，邻近定理与一个特定的选择的有效面积相吻合的半经典近似和重现的准确结果远远超出其预期的有效性范围。我们还计算了轻微偏心圆柱之间的力，并讨论了使用圆柱几何测量卡西米尔力的优点。
2004-06-16 quant-ph
