Aus dem Casimir-Effekt wissen wir, dass sich zwei Platten, wenn sie im Vakuum sehr nahe beieinander liegen, anziehen, weil die Quantenfluktuationen, die auf die Außenflächen der beiden Platten drücken, die Quantenfluktuationen auf den Innenflächen überwiegen. Ein kürzlich in Physical Review Letters von James Q. Quach veröffentlichter Artikel (wie von APS Physics synopsis berichtet ) behauptet, dass:
Neue Berechnungen von James Quach von der Universität Tokio, Japan, legen nahe, dass eine Gravitationsanziehung von Casimir beobachtbar sein könnte, vorausgesetzt, die beiden Spiegel haben die ungewöhnliche Eigenschaft, Gravitationswellen reflektieren zu können. Herkömmliche Festkörper wären für das Gravitationsfeld durchlässig. Aber Theoretiker haben vorgeschlagen, dass supraleitende Materialien sich anders verhalten könnten: Der Durchgang von Gravitationswellen durch einen Supraleiter würde bewirken, dass sich Cooper-Paare, die stark delokalisierte Quantenobjekte sind, anders bewegen als die lokalisierten Kristallionen. Dieser Effekt könnte einem kürzlich vorgeschlagenen Vorschlag zufolge eine dünne supraleitende Folie in einen effizienten Reflektor für Gravitationswellen verwandeln.
Hier liegt nun einer meiner Zweifel. Der Casimir-Effekt stammt, wie wir wissen, aus der Quantenelektrodynamik und beweist damit die Existenz virtueller Teilchen . Wie genau kann es behaupten, die Existenz von Gravitationswellen vorhersagen zu können ? Denn soweit ich weiß, hat der Casimir-Effekt nichts mit Gravitation zu tun.
Die Zusammenfassung von APS Physics sagt weiter:
Aufbauend auf dieser Idee analysierte Quach ein Schema, bei dem zwei Filme aus supraleitendem Blei, jeweils wenige Nanometer dick, mehrere Mikrometer voneinander entfernt waren. Er berechnete den Gravitationsbeitrag zur Casimir-Kraft, die die Filme zusammenzieht, und zeigte, dass er den elektromagnetischen übersteigen könnte eins um eine Größenordnung.
Wie genau können wir den Gravitations-Casimir-Effekt vom elektromagnetischen unterscheiden (denn wenn ersterer existiert, dann würde letzterer auch existieren)? Und wie kommt es, dass der gravitative Casimir-Effekt (falls vorhanden) den elektromagnetischen überwiegt?
Die Zusammenfassung von APS Physics sagt weiter:
Eine experimentelle Umsetzung seines Schemas könnte, so argumentiert er, einen Weg bieten, Quantengravitationstheorien zu testen und nach Gravitonen (den hypothetischen Quantenteilchen, die die Schwerkraft vermitteln) zu suchen.
Basierend auf dem, was ich weiß, gibt es Quantengravitonen nur in der linearisierten Theorie und der störenden Quantengravitation . Selbst wenn wir es finden, würde es viele der Probleme für Physiker ändern, die auf dem Gebiet der Quantengravitation arbeiten? Denn basierend auf dem Wenigen, was ich weiß, hat es viel Mühe und Zeit gekostet, das elektromagnetische Feld zu quantisieren, obwohl wir Photonen vor langer Zeit entdeckt haben. Und was wäre, hypothetisch gesprochen, das Ergebnis, wenn wir dasselbe Experiment (wie von James Q. Quach vorgeschlagen) in einem BTZ-Schwarzen Loch wiederholen würden ? Da ein BTZ-Schwarzes Loch in 2 + 1-Dimensionen keine Ausbreitungsfreiheitsgrade hat, gibt es keine Gravitonen.
Ich kann nicht alle Fragen beantworten, möchte aber etwas darüber betonen, was uns der Casimir-Effekt sagt und was nicht.
Wenn Sie sich ansehen, wie es für die übliche EM-Wechselwirkung abgeleitet wird, sagt uns eine experimentelle Überprüfung des Standard-Casimir-Effekts Folgendes:
Das EM-Feld kann zwischen zwei Platten und außerhalb davon stehende Wellen haben
Es gibt immer noch solche Wellen, auch wenn kein (durchschnittliches) EM-Feld zwischen und außerhalb der Platten bei T = 0 vorhanden ist, dh es gibt Nullpunktschwankungen des EM-Felds
Es gibt nichts wirklich über die tatsächliche Existenz virtueller Teilchen. Natürlich kann man die Casimir-Wechselwirkung ableiten, indem man alles in Photonen ausdrückt; das ist sehr praktisch und vielleicht näher an der Realität als ein Wellenbild (ich persönlich glaube nicht, aber hey, wer weiß ...), aber die Casimir-Interaktion erlaubt es, soweit ich es verstehe, nicht, diese beiden Bilder zu unterscheiden.
Wenn also in Bezug auf die Gravitation ein Casimir-ähnlicher Effekt gefunden würde, würde dies bedeuten, dass zwischen zwei Platten stehende Gravitationswellen existieren und dass das Gravitationsfeld Nullpunktschwankungen erfährt, was bereits großartig wäre. Ob die Nullpunktschwankungen durch das Graviton- oder virtuelle Graviton-Konzept erfasst werden können, ist ein weiteres Problem.
Der Schlüssel zu diesem Effekt ist die Idee – eigentlich nur eine Vermutung, und wie es in dem Artikel heißt: „Diese Ideen wurden nicht ohne Kontroversen getroffen“ – dass es Materialien gibt, die für Gravitationswellen genauso undurchlässig sind wie Leiter EM-Wellen. Wenn das stimmt, dann enthält der Hohlraum zwischen parallelen Platten einen reduzierten Satz von Moden der Nullpunktschwankung relativ zu dem Bereich außerhalb davon, genau wie in der EM CE, und es wird ein nach innen gerichteter Druck vorhanden sein. Es gibt Theorien/Modelle darüber, wie klassische Materie und Quantenflüssigkeiten mit Gravitationswellen interagieren, und Quach verwendet diese Modelle, um das Ausmaß des Effekts vorherzusagen. So kann er zwischen dem gravitonischen CE und dem photonischen CE unterscheiden. Nach dem Modell, das er verwendet, Der gravitonische Beitrag dominiert den photonischen Beitrag um eine Größenordnung für Platten aus supraleitendem Blei mit einer Dicke von 2 nm, die durch einen Abstand in der Größenordnung von Mikrometern voneinander getrennt sind. Sein Vorschlag ist daher, bestehende Experimente unter supraleitenden Bedingungen zu wiederholen und zu sehen, ob die Größenordnung des CE mit der Vorhersage übereinstimmt, die sowohl die gravitativen als auch die photonischen Beiträge enthält, oder nur mit der Vorhersage, die nur die photonische Vorhersage enthält.
Ich habe das Papier gelesen, und die Gravitationserklärung des Casimir-Effekts ist nicht der Hauptpunkt, es ist das Experiment, das Beweise für die Existenz des Gravitons liefert.
Die Arbeit beginnt mit dem Zeichnen einer makroskopischen Analogie zwischen den Maxwell-Gleichungen und Einsteins linearisierten Feldgleichungen (bekannt als Gravitoelektromagnetismus ). Der Autor verwendet GEM wegen des sogenannten Heisenberg-Coloumb-Effekts , der ein supraleitendes Medium zwischen zwei Platten verwendet, um die elektromagnetische Erklärung des Casimir-Effekts zu beweisen. Wenn sich ein Physiker entscheidet, das Experiment durchzuführen, hängt die Existenz des Gravitons davon ab, ob die EM- oder die GEM-Erklärung richtig ist.
QMechaniker
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