Perturbation approach to the Casimir force between two bodies made of different real metals
考虑了两个不同金属试件之间的Casimir力。考虑到金属的导电性的有限性扰动到第四阶的电磁零点振荡到金属的相对穿透深度。针对不同的扰动阶数明确计算了非零温度的影响,发现仅在零阶和一阶中很重要。两个平行板和板上方的球体(球面透镜)的配置被认为由$Au$和$Cr$制成。所获得的结果也可用于考虑表面粗糙度。从而确定了不同金属间的Casimir力与所有修正因子的总量。这在各种应用中可能是有用的。
2003-02-16 quant-ph
Comment on "Casimir Force Acting on Magnetostatic Bodies Embedded in Media"
在最近的一篇论文[C。Raabe和D.- G. Welsch,Phys.Rev.A71,013814(2005)]提出电磁能量-动量张量作为Abraham-Minkowski张量的替代,并应用于平面几何中的Casimir力的计算。我们认为,建议张量的普遍性是值得怀疑的,应用Raabe-Welsch理论在经典电动力学的一个简单的例子表明,他们提出的张量是无法描述的情况下,以一种简单的方式。我们还表明,修改后的Casimir力作用于腔介质所规定的这些作者遭受的问题的明确性和特殊的属性,要求实验支持之前,这个理论可以被视为是可以接受的。
2008-06-18 quant-ph
Casimir effect for perfect electromagnetic conductors (PEMCs): A sum rule for attractive/repulsive forces
讨论了理想电磁导体(PEMCs)边界条件下的Casimir效应。在宏观量子电动力学框架下,基于相应的倒易格林张量,构造了两个具有磁电耦合的理想反射板(非倒易介质)的格林张量。我们计算了两个PEMC板之间的Casimir力的PEMC参数M和对偶变换角$θ$导致一个通用的解析表达式,连接吸引Casimir力和排斥Boyer力。我们把结果与电磁学的对偶对称性联系起来。
2017-10-04 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
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
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
The Casimir interaction of a massive vector field between concentric spherical bodies
本文计算了两个理想导电同心球之间的大质量矢量场真空涨落引起的Casimir相互作用能。TE对Casimir相互作用能的贡献是无质量情况的直接推广,但TM的贡献要复杂得多。每个TM模式是横向模式和纵向模式的线性组合,横向模式是无质量情况下TM模式的概括,纵向模式在无质量情况下不会出现。与两个平行的理想导电板的情况相反,在理想导电球体中没有TM离散模式相同地消失。数值模拟表明,两物体之间的Casimir相互作用力总是吸引的.
2010-12-10 hep-th quant-ph
Three-body radiative heat transfer and Casimir-Lifshitz force out of thermal equilibrium for arbitrary bodies
本文研究了由三个物体组成的系统中的Casimir Lifshitz力和辐射热传递,该系统处于三个独立的温度下,并浸没在热环境中,整个系统处于热平衡之外的稳态构型。我们开发的理论是有效的任意机构,即任何一组的温度,介电和几何特性,并描述每个机构的散射算子。对于三体系统,我们提供了一个封闭形式的辐射热传递和Casimir-Lifshitz力(包括在热平衡和出)的统一表达式。因此,该表达式首先应用于三个平面平行板的情况。在这方面,我们讨论的非加性的力在热平衡,以及作为其位置的函数的中间板之间的两个外部板具有不同的温度的平衡温度。最后,我们考虑了作用在平面腔中原子上的力。我们表明,不同于平衡配置,热平衡的情况下承认一个或多个位置的原子势的最小值。虽然对应的原子势深度对于典型的基态原子来说非常小,但是它们可能对于里德伯原子变得特别相关,成为产生原子陷阱的有希望的工具。
2014-02-11 quant-ph
Linear in temperature correction to the Casimir force
本文讨论了非理想金属体间Casimir力的温度修正问题。提出了一种不需要直接引用Lifshitz公式的通用方法来找到麻烦项。温度校正的线性示出生存的非理想金属。在最近的实验中,对于被测物体之间的微小分离是很重要的。
2001-01-25 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
Effect of the Heterogeneity of Metamaterials on Casimir-Lifshitz Interaction
超材料之间的Casimir-Lifshitz相互作用的研究使用的模型,考虑到结构的不均匀性的介电和磁性能的机构。将最近发展起来的Casimir Lifshitz相互作用的微扰理论推广到非均匀磁导率分布的情况,并用于研究主导阶内磁-介电异质结构之间的相互作用.超材料被建模为具有不同介电常数和磁导率的二维域阵列。在两个具有平坦边界的半无限体的情况下,当两个体之间的距离与超材料中的图案特征的波长相当时,发现材料属性的图案化结构导致正常Casimir Lifshitz力产生振荡行为。这种不均匀性也导致了横向Casimir-Lifshitz力的出现,该力随着间隙尺寸变小而趋于加强。我们的研究结果表明,最近对超材料之间的Casimir Lifshitz力的研究,其目的是检查观察排斥力的可能性,应该重新审视,以包括图案化结构在几百纳米的波长下的效果,这与实验中的相关间隙大小一致。
2010-09-13 quant-ph
Exact results for Casimir interactions between dielectric bodies: The weak-coupling or van der Waals Limit
在早期的论文中,我们已经应用多次散射技术来计算Casimir力,由于标量场之间的不同机构所描述的δ函数势。当耦合势变弱时,得到封闭形式的结果。我们简化了这种弱耦合技术,并将其应用到的情况下,纤细的电介质体,在这种情况下,该方法涉及的总和范德华(Casimir-波尔德)相互作用。再一次可以得到有限体的精确结果。我们提出封闭的公式描述之间的相互作用的球体和圆柱体之间,无限板和矩形板的有限尺寸。对于这样的板,我们考虑了作用在其上的力矩,并找到了可能出现的非平凡平衡点。
2008-06-17 hep-th quant-ph
Why and when the Minkowski's stress tensor can be used in the problem of Casimir force acting on bodies embedded in media
本文指出Raabe和Welsch对Dzyaloshinskii-Lifshitz-Pitaevskii关于介质中范德华力的理论的批评是基于误解。解释了为什么以及在什么条件下可以使用“类闵可夫斯基”应力张量来计算力。讨论了Raabe和Welsch的方法不正确的原因。
2005-06-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Investigation of the Casimir force between metal and semiconductor test bodies
用原子力显微镜测量了大金球与单晶硅板之间的Casimir力。一个严格的统计数据与理论进行比较,没有使用的概念,均方根偏差,并获得了良好的协议。金属和半导体之间的卡西米尔力被证明是显着不同的两个相似或不同的金属之间。
2005-07-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
On the Sign of the Casimir Force Between Two Bodies Coupled to a Dirac field
本文将Kenneth和I. Klich的结论推广至Dirac场,推导出两物体间Casimir相互作用的定理,并证明几何构型在特定反射操作下为奇是产生排斥Casimir力的充分条件。
2025-07-16 hep-th quant-ph
Comment on the temperature dependence of the Casimir force
讨论了Casimir力的线性温度修正。在最近的实验中,修正对于被测物体之间的微小分离是很重要的,而在理想导体的情况下,修正就消失了。
2000-04-02 quant-ph
Surface Scattering Expansion of the Casimir-Polder Interaction for Magneto-dielectric Bodies: Convergence Properties for Insulators, Conductors and Semiconductors
研究可极化粒子与宏观物体间 Casimir-Polder 相互作用的多重散射展开(MSE)收敛性质,证明无需 T-matrix 即可高效准确计算绝缘体、导体和半导体等光滑表面物体的相互作用。
2023-11-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
A microscopic approach to Casimir and Casimir-Polder forces between metallic bodies
我们考虑了金属纳米颗粒和金属板之间的Casimir-Polder相互作用能,以及两个宏观金属板之间的Casimir相互作用能,根据它们的组分之间的多体色散相互作用。两个和三体之间的真实金属的微观部分的色散相互作用的表达式首次获得,无论是在延迟和非延迟的限制。然后,这些表达式被用来评估,相互比较,整体的两个和三个身体的贡献宏观Casimir-Polder和Casimir力,通过总结的贡献,从微观成分的机构(金属纳米粒子),两种几何形状:金属纳米粒子/半空间和半空间/半空间,其中所有的材料都假定为完美的导体。在纳米粒子/半空间的情况下,我们的结果完全同意,可以从相应的宏观结果中提取的,并明确显示的成对近似的几何形状考虑的不适用性。在这两种情况下,我们发现,虽然整体的两体贡献产生的吸引力,整体的三体贡献是排斥力。此外,它们原来是相同的顺序,一致的成对近似的已知的不适用性。对多体展开式的收敛速度问题也作了简要的讨论。
2015-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir and Casimir-Polder Interactions for Magneto-dielectric Materials: Surface Scattering Expansion
本文提出一种基于表面散射算子的多重散射展开方法,用于计算磁电介质物体间的卡西米尔力及粒子与物体间的卡西米尔-波尔德力,无需散射振幅,并证明其收敛性。
2023-09-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
We extend our previous work on the electromagnetic Casimir-Lifshitz interaction between two bodies when one is contained within the other. We focus on the fluctuation-induced pressure acting on the cavity wall, which is assumed to be spherical. This pressure can be positive or negative depending on the response functions describing the bodies and the medium filling the cavity. However, we find that, under general hypotheses, the sign is independent of the geometry of the configuration. This result is based on the representation of the Casimir-Lifshitz energy in terms of transition operators. I…
2021-07-31 quant-ph
Going beyond PFA: a precise formula for the sphere-plate Casimir force
电磁场在介质中的量子涨落在两个被放电的宏观可极化物体周围感应出两个物体之间的力,即所谓的卡西米尔力。在过去的二十年里,许多实验已经准确地测量了这种力,并且在微和纳米机器的驱动中利用它进行了重大的努力。Casimir力的多体特性使得它在非平面几何中的计算非常困难,如标准的实验球板结构。本文导出了球板Casimir力的近似半解析公式,它既易于数值计算,又在任何距离上都非常精确。通过与完全收敛的精确散射公式的比较,我们表明,近似公式所造成的误差确实比目前和可预见的Casimir实验的不确定性小得多。
2017-06-07 quant-ph
Casimir-Lifshitz force out of thermal equilibrium and heat transfer between arbitrary bodies
我们研究Casimir Lifshitz力和辐射热传递发生在两个任意物体之间,每一个都保持在一个给定的温度,周围的环境辐射在第三个温度。该系统,在静态配置的热平衡,其特征在于由一个力和热传递取决于三个温度,并明确表示在每个机构的散射算子。我们发现一个封闭形式的解析表达式适用于任何几何形状和介电性质的机构。作为一个例子,两个有限厚度的平行板之间的力进行了计算,显示环境温度的重要性,以及发生排斥相互作用。还提供了一个解析表达式的原子在前面的板所受的力。我们的预测可以用于实验和技术目的。
2011-08-23 cond-mat.other quant-ph
Quasiperiodic arrangement of magnetodielectric $δ$-plates: Green's functions and Casimir energies for $N$ bodies
本文将卡西米尔能量计算从标量场推广到电磁场,研究由N个磁介电δ-板构成的有限准周期排列,发现量子真空压力可使板堆膨胀或收缩,并推导了相应的类Faddeev方程。
2024-09-06 hep-th quant-ph
Casimir stress inside planar materials
目前的理论能够预测宏观物体之间的卡西米尔力,其精度仅受材料参数知识的限制。然而,令人惊讶的是,经过近70年的研究,虽然理论描述了物体之间的卡西米尔力,但宏观物体内部的力却知之甚少。本文从物理直观的图象出发,发展了非均匀平面介质中Casimir应力的宏观理论。我们的结果与文献[T. G. Philbin等人,Ann.Phys.(New York)325,579(2010)],为一个迄今为止只在数值上进行过检验的猜想提供了数学和物理上的证明。我们的理论很可能是可扩展的,它可能为计算任意材料内部的卡西米尔力打开大门。
2017-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir-Lifshitz interaction between bodies integrated in a microelectromechanical/nanoelectromechanical quantum damped oscillator
Osipyan Institute of Solid State Physics RAS(俄罗斯科学院奥西皮扬固体物理研究所)
本文提出了一种理论,用于描述在宏观量子阻尼振荡器中嵌入的物体之间出现的类似Casimir力的分量,并展示了欧姆近似在扩展到电气电路中波动诱导力的集中元件描述中的重要性。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Complete roughness and conductivity corrections for the recent Casimir force measurement
我们认为详细的粗糙度和电导率修正的卡西米尔力在最近的卡西米尔力测量采用原子力显微镜。分别用原子力显微镜和扫描电子显微镜研究了金属板和球体的粗糙度。它由不同高度的独立晶体和随机背景组成。确定相对于零粗糙度水平的粗糙度幅度,并计算Casimir力的校正,直到小参数的四阶(其是该幅度除以两个测试体之间的距离)。此外,由于有限的电导率的修正被发现到四阶的电磁零点振荡到金属的相对穿透深度。考虑这两种修正后的平板上方球体的理论结果与实测的Casimir力非常吻合。
1999-06-10 quant-ph
Repulsive and attractive Casimir interactions in liquids
用Lifshitz理论研究了固-液-固体系中Casimir相互作用随分离距离的变化。介电常数函数的范围很广的材料描述的德鲁德,德鲁德-洛伦兹和振荡器模型。我们发现金与二氧化硅或MgO材料之间的Casimir力既有排斥力又有吸引力。我们还找到了系统的稳定形式。本文的研究结果对今后色散相互作用的实验研究具有一定的指导意义。
2011-11-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Attractive Electromagnetic Casimir Stress on a Spherical Dielectric Shell
基于理想化边界条件的计算,长期以来一直假设球壳上的应力是排斥的。我们使用更现实的情况下,一个德鲁德电介质表明,应力是有吸引力的,匹配的电磁卡西米尔力的一般行为。我们将这两种情况之间的差异追溯到电磁量子涨落和电介质材料之间的相互作用。
2013-09-25 hep-th quant-ph
The Casimir force between parallel plates separated by anisotropic media
研究了各向异性介质中两平行板间的Casimir力。本文从理论上计算了两平行平板间填充各向异性介质时的Casimir力。结果表明,板间材料的各向异性对Casimir力有显著的影响,特别是对Casimir力的方向有显著的影响。如果忽略中间材料的各向异性使力成为排斥力(吸引力),相反,考虑各向异性可能会产生额外的吸引力(排斥力)。本文还讨论了这一现象的物理解释。
2015-06-26 quant-ph
Fluctuations, dissipation and the dynamical Casimir effect
真空涨落为通过辐射压力耦合到量子场的系统提供了耗散的基本来源。在动态卡西米尔效应中,自由空间中的加速中性体引起实光子的发射,同时经历起辐射反作用力作用的阻尼力。模拟模型中的非稳态条件下的电磁场模拟移动板块的存在,目前正在实验研究。在两个物体作均匀相对运动的情况下,也可能出现一个耗散力,从而导致一种新的无机械接触的摩擦机制。本文综述了动力学Casimir效应和非接触摩擦效应的最新研究进展,强调了它们共同的物理起源。
2010-06-30 quant-ph
Measurement of the short-range attractive force between Ge plates using a torsion balance
我们已经测量了晶体Ge板之间的短程吸引力,并发现Casimir力和可能由表面补丁电位产生的电力的贡献。使用表面贴片效应的模型,该模型由于表观接触电位的距离依赖性而产生额外的力,使用Casimir力相对较小的距离处的数据对电力进行参数化。外推该模型,以提供在小于5 $μ$ m的距离处的测量力的校正,示出了在实验不确定度内与用于计算卡西米尔力的五个模型一致的残余力。
2009-04-29 quant-ph
Repulsive Casimir Force between Dielectric Planes
在1948年,H.B.G.Casimir预测,两个完美导电的中性板之间存在吸引力,这是由于板的影响引起的电磁真空能量的变化。1956年,E.M. Lifshitz推导出一个扩展的卡西米尔的表达适用于有限的温度和任意介电常数的两个半空间和间隙之间。在这份简短的报告中表明,虽然Lifshitz公式预测了两个半空间的介电常数相同的情况下的吸引力,但在某些情况下,当介电常数不相同时,会产生排斥力。排斥力的原因和可能的应用将被考虑。
2001-09-26 quant-ph
Casimir stress in materials: hard divergency at soft walls
宏观物体之间的卡西米尔力是很好理解的,但不是物体内部的卡西米尔应力。假设空的空间或均匀介质遇到软壁,其中折射率是连续的,但其导数跳跃。对于这种情况下,我们预测一个特征的幂律的软壁内的应力和接近其边缘。我们的研究结果表明,这种边缘是不容忍的液体在表面上的聚集,无论液体是吸引或排斥。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Attractive Casimir Forces in a Closed Geometry
研究了作用在任意截面导电活塞上的Casimir力。我们找到了矩形截面的精确解,以及当截面为任意形状时,小高宽比渐近展开式中的前三项。尽管由于壁的存在而减弱了,卡西米尔力却总是有吸引力的。对于相关的构型,如立方体,排斥卡西米尔力的声明是无效的截止依赖性。
2006-01-28 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Casimir and van der Waals force between two plates or a sphere (lens) above a plate made of real metals
考虑金属的有限电导率,计算了作用在两金属平板或平板上方球体(透镜)之间的Casimir力和范德华力。简单的形式主义的表面模式的简要介绍,它允许的可能性,以获得推广的情况下,两个半空间覆盖的薄层的Lifshitz结果。正则化过程的附加澄清提供了不仅对于力而且对于能量密度获得可靠结果的手段。这反过来又导致了板上方球体(透镜)配置的力的值,这两个板都被额外的层覆盖。Al和Au测试体之间的Casimir相互作用使用这些金属的复折射率的光学列表数据重新计算。计算结果与微扰理论一致,直到四阶电磁零点振荡进入金属的相对穿透深度。最近在文献中提出的结果之间的分歧得到解决。计算了薄Au层覆盖的Al体之间的Casimir力,并讨论了忽略空间色散效应的可能性。计算了范德华力,包括Casimir力的过渡区。Al和Au之间的范德华力定律仅限于0.5 ~(2- 4)nm的很窄的距离范围内。新的,更准确的,铝和金的Hamaker常数的值被确定。
2000-03-21 quant-ph
It has been known that the Lifshitz theory of the Casimir force comes into conflict with the measurement data if the response of conduction electrons in metals to electromagnetic fluctuations is described by the well tested dissipative Drude model. The same theory is in a very good agreement with measurements of the Casimir force from graphene whose spatially nonlocal electromagnetic response is derived from the first principles of quantum electrodynamics. Here, we propose the spatially nonlocal phenomenological dielectric functions of metals which lead to nearly the same response, as the stan…
2022-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generalized Schlömilch's formulas and thermal Casimir effect of a fermionic rectangular box
本文推广了Schlömilch公式,并将其应用于三维矩形盒中费米子场的热Casimir效应。导出了任意温度和边界尺寸下Casimir能量和Casimir力的解析表达式。低和高的温度限制和有限温度的情况下,被认为是整个参数空间跨越的边缘尺寸和/或温度。在低温极限下,对于典型的矩形盒体,由两个边尺寸比所构成的有效二维参数空间可以根据力的性质分为四个区域。对于低温下的波导,当波导截面长径比超过某一临界值时,沿波导截面长边的Casimir力由吸引力转变为排斥力.对于低温下的平行板情形,我们的结果与前人的工作一致。对于有限温度情形,我们将参数空间分成四个子情形,分析了不同的边缘尺寸和温度效应。在一般情况下,我们发现,在所有情况下的卡西米尔能量总是负的,而卡西米尔力在任何有限或低温可以是排斥或吸引力取决于边缘的大小。最后,对于任何固定的温度,存在一个边界的参数空间中的边缘大小分离的吸引和排斥区域。此外,本文还导出了三维盒子中电磁场的Casimir能量。
2018-05-14 quant-ph
Opposites Attract - A Theorem About The Casimir Force
我们考虑(非磁性)电介质体或导体之间的卡西米尔相互作用。我们的主要结果是一个证据,两个机构之间的卡西米尔力有关的反射总是有吸引力的,独立的确切形式的机构或介电性能。除了是场的基本性质外,该定理及其推论还排除了一类获得排斥力的建议,例如两半球排斥建议及其相关建议。
2006-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Exact Casimir Interaction Between Semitransparent Spheres and Cylinders
多重散射公式被用来计算力,所产生的波动标量场,由$δ$ -函数势描述的不同的机构,所谓的透明体之间。(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。)我们得到的Casimir能量之间的不相交的平行透明圆柱体和不相交的透明球体。在弱耦合的限制下,我们推导出幂级数展开的能量,它可以精确地求和,使明确的,非常简单的,封闭形式的表达式,在这两种情况下获得。当物体几乎接触时,邻近力定理成立,但随着物体移动得更远,邻近力定理会受到很大的修正。
2007-12-21 hep-th quant-ph
An exact solution for the Casimir force in a spherically symmetric medium
我们计算了量子真空的力,卡西米尔力,在球对称介质中,麦克斯韦的鱼眼,周围有一个完美的镜子,并得出一个精确的解析解。我们的解决方案质疑了球面镜的卡西米尔力是排斥力的观点--我们发现了一种在镜面处发散的吸引力。
2011-07-03 quant-ph
Control of the Casimir Force Using Semiconductor Test Bodies
我们描述了实验和相关的理论工作的测量卡西米尔力使用半导体测试机构。这一领域的研究始于2005年,已经取得了一些重要和有趣的成果。具体而言,卡西米尔力或其梯度测量的配置中的Au涂层球和不同的半导体表面。结果发现,力的大小显著地取决于用半导体替换金属和半导体材料中的载流子的浓度。重点介绍了Casimir力的光调制实验。在该实验中,测量了在存在和不存在激光的情况下,金涂层球体和硅板之间的卡西米尔力的差异。本实验可能的应用进行了讨论,具体来说,为实现三层系统中的脉动Casimir力。分析了差分Casimir力的实验数据与Lifshitz理论比较中出现的理论问题。我们考虑了在半导体材料的相变中控制Casimir力大小的可能性。本文还介绍了测量镀金球与具有不同矩形波纹的硅板间Casimir力梯度的实验。在这里,我们讨论的材料属性和非平凡的几何形状和邻近力近似的适用性之间的相互作用。本文对不同的实验方法进行了比较,分析了它们的优缺点。
2011-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Repulsive Casimir and Casimir-Polder Forces
卡西米尔和卡西米尔-波尔德斥力已经被人们所知超过50年了。平行半无限电介质板的一般“Lifshitz”配置允许排斥,如果它们被具有介电常数值介于电介质板的介电常数值之间的介电流体分开的话。这一点在20世纪70年代得到了间接证实,最近卡帕索的研究小组更直接地证实了这一点。多年来,人们也知道,电和磁可极化的物体可以经历排斥的量子真空力。更适合于实际应用的是真空中普通导电体和电介质体之间可以实现排斥的情况。卡西米尔排斥领域的地位,重点是最近的发展将进行调查。在这里,重点将放在分析的发展,特别是卡西米尔-波尔德(CP)的各向异性极化原子之间的相互作用,和CP的各向异性原子和机构之间的相互作用,也表现出各向异性,无论是因为各向异性的成分,或因为几何形状。排斥发生在楔形和圆柱形导体中,只要几何形状足够不对称,也就是说,要么楔形足够尖锐,要么原子离圆柱足够远。
2012-04-25 hep-th quant-ph
Casimir Lifshitz pressure and free energy: exploring a simple model
卡西米尔效应,中性物体相互吸引的色散力,可以理解为相互作用物体之间的多次光的散射。我们探讨了简单的模型,其中的机构被假定为具有独立的能量和入射角的碰撞场的反射系数,并显示了如何大量的信息可以提取内的几何形状的两个平行板。完整的热行为的模型被发现,我们讨论如何出现在零温度和完美的反射的组合限制的非分析行为。最后,我们讨论了一个广义力共轭的相互作用的材料的反射系数的可能性,以及如何,如果所涉及的材料容易改变其反射特性,这将倾向于提高卡西米尔吸引力。这种校正分离的依赖性进行了研究的恒定反射模型,表明在大多数实验情况下,该效果可能是可以忽略不计的。
2008-11-10 quant-ph
Casimir force inadequacy in explaining a strong attractive force in a micrometer-sized narrow-gap re-entrant cavity
本文通过详细计算证明卡西米尔力比实验中观测到的微米级窄隙重入腔内的吸引力弱几个数量级,指出该现象需要新的物理解释。
2025-02-06 physics.app-ph quant-ph
Observing the Casimir-Lifshitz Force Out of Thermal Equilibrium
两个不同温度的物体之间的热Casimir-Lifshitz力显示出在处于热平衡的系统中不存在的显著特征。到目前为止,这种力的表现只在靠近加热基底的玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到,但从未在两个宏观物体之间观察到。用传统的Casimir装置观察热Casimir-Lifhitz力的热平衡是非常困难的,因为对于实验可达到的分离,热力与零温度量子Casimir力相比是小的,除非考虑板之间的过大温差。我们描述了一种装置,它允许直接观察的热力平衡的亚微米分离和适度的板之间的温差。
2015-04-07 cond-mat.other quant-ph
Standing wave vs Green's function approach to the Casimir force problem
在简要回顾了我们以前用驻波方法求解Casimir力问题之后,我们从物理的角度考虑了Lifshitz温度格林函数方法及其优点。使用他的公式,专门用于完美反射镜,我们提出了一个定量的讨论温度对吸引力的影响。
2012-05-29 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
Attractive and Repulsive Casimir Vacuum Energy with General Boundary Conditions
有界域中量子场论的红外行为强烈依赖于空间边界的形状和结构。最重要的物理效应出现在真空能量的行为中。Casimir能量可以是吸引力或排斥力,这取决于边界的性质。我们计算了两个均匀平行平板间无质量标量场的真空能量,边界条件的最一般类型取决于四个参数。分析提供了一个强大的方法,以确定哪些边界条件产生吸引力或排斥卡西米尔力之间的板。在这两个政权之间的接口,我们发现一个非常有趣的家庭的边界条件,不引起任何类型的卡西米尔力。我们还表明,吸引制度持有远远超出相同的边界条件所需的两个板块的Thalth-Klich定理和最强的吸引力Casimir力出现周期性的边界条件,而最强的排斥力Casimir对应于反周期的边界条件。大多数分析的边界条件是新的,其中一些可以用超材料物理实现。
2013-06-18 cond-mat.other hep-th math-ph
We derive upper and lower bounds on the Casimir--Polder force between an anisotropic dipolar body and a macroscopic body separated by vacuum via algebraic properties of Maxwell's equations. These bounds require only a coarse characterization of the system---the material composition of the macroscopic object, the polarizability of the dipole, and any convenient partition between the two objects---to encompass all structuring possibilities. We find that the attractive Casimir--Polder force between a polarizable dipole and a uniform planar semi-infinite bulk medium always comes within 10% of the …
2019-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microscopic theory of the Casimir effect
基于光子-激子哈密顿量,本文发展了一个Casimir问题的微观理论。使用著名的多体技术,我们推导出一个微扰展开的能量是免费的发散。在连续极限中,我们在小于截止距离$a$的距离处关闭相互作用,以保持能量有限。我们将表明,宏观理论的卡西米尔效应与硬边界条件是没有很好地定义,因为它忽略了原子之间的有限距离,因此,包括无限的自能贡献。然而,对于断开的物体,后者对物体之间的力没有贡献。在我们的微观理论中,没有进一步的假设,推导出了进入力的介电常数的洛伦兹-洛伦兹关系。光子格林函数可以从Dyson型积分方程计算。问题的几何形状仅通过等于电介质所占据的区域的积分区域进入该方程。该积分方程可以精确地求解各种平面和球面几何形状,而无需使用边界条件。这清楚地表明,Casimir力是由于原子之间的力。讨论了微扰展开的收敛性和金属极限。我们的结论是,对于任何介电函数的横电(TE)模式不有助于卡西米尔力的零频率项。
2005-02-18 quant-ph
Surface impedance and the Casimir force
本文用阻抗边界条件计算了两平行平板和平板上方的一个球形(球面透镜)结构在零温和非零温下的Casimir力。阻抗方法允许人们找到现实的测试机构之间的卡西米尔力,而不管介质内的电磁波动。虽然这种方法是一种近似的方法,但它比卡西米尔力的Lifshitz理论有更广泛的应用领域。本文给出了Casimir力理论的阻抗近似的一般公式,并找到了将它与Lifshitz公式相联系的形式替代。从实验的角度来看,这是有趣的测试机构之间的微米分离的范围进行了详细研究。结果表明,在零温度下,表面阻抗法的基础上得到的结果是一致的,在框架内的Lifshitz理论的百分之几。阻抗法对Casimir力的温度修正与Lifshitz理论的修正在四位有效数字以内是一致的。毫米分离的情况下,对应于正常的皮肤效应也被认为是。在零温下,所得结果与Lifshitz理论符合得很好。在非零温度下,阻抗方法不受耗散介质中Lifshitz公式的零频率项所特有的解释问题的影响。
2001-10-22 quant-ph
Measurement of non-monotonic Casimir forces between silicon nanostructures
卡西米尔力是一种基本的力,因为它们起源于电磁场的量子涨落。除了通过材料的光学性质来控制卡西米尔力之外,已经提出了许多新颖的几何形状来在由真空间隙分离的物体之间产生排斥和/或非单调的卡西米尔力。然而,这些几何形状的实验实现受到阻碍的困难,在对齐时的机构被带到非常接近。在这里,使用集成了力传感器和致动器的片上平台,我们规避了对准问题,并测量了两个具有纳米级突起的表面之间的卡西米尔力。我们证明了Casimir力非单调地依赖于位移。在某些位移下,卡西米尔力导致纳米机械弹簧的有效硬化。我们的研究结果铺平了道路,利用纳米机械系统中的卡西米尔力的复杂和非常规形状的结构。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Precise calculation of the Casimir force between gold surfaces
本文分析了镀金物体间Casimir力的精密测量结果。用于将金介电函数外推到低频的参数的值是非常重要的,并进行了详细讨论。有限温度效应被证明大大超过实验误差。发现力的上限小于测得的力。许多实验和理论上的不确定性被排除与黄金覆盖,我们的结论是,可能,一个新的力量已被检测到在小的机构之间的分离。
2000-08-16 hep-ph quant-ph
Surface Divergences and Boundary Energies in the Casimir Effect
尽管自1948年以来,卡西米尔(Casimir)或量子真空(quantum vacuum)、不同物体之间的力或单个物体的自应力已经用各种不同的方法计算过,但它们总是受到分歧的困扰。这些分歧中的一些与体积相关联,并且因此可以或多或少地被明确地移除,而其他分歧与表面相关联。对这些问题的解释一直颇有争议。特别神秘的是有限的总自能和局部能量密度的表面发散之间的矛盾。在本文中,我们澄清的作用,表面分歧。
2006-02-01 hep-th quant-ph