闭弦变形和Casimir能量

Casimir能量是由于边界的出现、时空的弯曲以及某些背景场的存在而引起的量子场真空能量极化.讨论闭弦变形过程中的Casimir能量,并在不同情况下对多圈弦和链接环的Casimir能量进行了计算.     

有质量phantom场的Casimir效应

近年来,phantom场受到许多宇宙学学者的关注.研究了狄利克雷边界条件下有质量phantom场的Casimir效应,利用Abel-Plana公式,得出了狄利克雷边界条件下有质量phantom场的Casimir能量和Casimir力,表明phantom场的Ca-simir能量和Casimir力是分段均匀的,当质量趋近于零时,其结果回到无质量phantom场的情形.     

电磁场与物质耦合系统真空态和Casimir效应物理解释

采用一种简洁的方法讨论电磁场与物质耦合系统的能量本征态，在新的理论基础上给出关于Casimir效应物理根源的新的定性解释，采用类压缩态的假设找到了该耦合系统新的真空态，其能量比以往工作中量子力学二阶微扰方法给出的能量更低，该方法不仅适用于不同子体系间有弱相互作用的系数，给出系统能量更低的真空态，而且还能处理子体系间有较强相互作用的系统并给出其基态及能量的精确解析解，得出了对Casimir效应的物理解释，Casimir效应不是单纯来源于电磁场或物质的零点能的量子涨落，而是来源于电磁场与物质耦合系统真空态量子涨落，电磁场和物质对系统的真空态能量以及Casimir效应都有贡献。     

论零点振动能与Casimir力

在真空中放置一对平行的金属板（间距很小）,两板会由于一个微弱（可测出）的力而有相互靠近的趋势。这种Casimir效应可用量子理论中的零点能（ZPE）解释。科学家们都认为Casimir力存在,但对其产生的原因却有不同看法。空虚空间是否具有能量,其答案或许将决定宇宙的命运。在自然界和人类实验室中,有许多异常现象可用Casimir效应及挠场理论作出说明。     

两维整体单极黑洞时空中的Casimir效应

 两维整体单极黑洞事件视界附近的一个薄层作为Casimir型系统,得到了在Boulware真空、Hartle-Hawking真空和Unruh真空的能动张量.这些值都是在满足Dirichlet边界条件的无质量标量场中得到.应用Wald公理得到了用通常的正规化方法得到的结果.同时,计算了在渐进平直时空下的能量、能量密度和作用在Dirichlet边界上的压强,并由能量得到了Casimir力.     

Maxwell-Chern-Simons规范场的Casimir熵

利用泛函积分量子化方法研究了2个平行的、理想的金属线之间在有限温度下Maxwell-Chern-Simons规范场的Casimir熵.分别讨论了低温和高温2种极限情况下的Casimir熵.给出了Maxwell-Chern-Simons规范场的质量为零时的高温和低温的Casimir熵的表达式.结果显示,在绝对零度下,Maxwell-Chern-Simons规范场的Casimir熵等于零,满足热力学第三定律.     

压缩真空中理想-玻色爱因斯坦凝聚体杂质间的相互作用

应用Riemann Zeta函数研究一维压缩真空中理想玻色\|爱因斯坦凝聚体杂质间的Casimir效应, 计算了真空压缩态下系统的Casimir能量和杂质间的Casimir力, 并讨论了Casimir力和压缩系数与杂质间距离的关系.      

满足螺旋边界条件的额外维存在时的标量场Casimir效应

研究了满足螺旋边界条件的额外维存在时的平行板标量场Casimir效应．利用Zeta函数正则化方法,得到T用第二类变形Bessel函数表示的Casimir力．发现Casimir力总是吸引力,但是对于相同尺度的螺旋结构参数和平板间的距离,与不存在额外维的情形相比,平板间Casimir力的大小降低了一个数量级．螺旋结构参数越小,Casimir力的大小降低越多．     

虚光子初探

不可直接观测的光子被称为虚光子。在量子电动力学(QED)中,真空态是以能量21ω和动量21→k为标志的,并指出真空能会在一个吸引力(Casimir力)作用下使两个互相平行的导体板有靠近的趋势。在一般情况下,要了解虚光子必须先全面了解光子,但后者仍有许多问题有待解决,光的波粒二象性理论也有待研究和完善。零点能(ZPE)概念是经典物理与量子物理的重要区别之一,并不能否定;但在近年来的研究中,物理学家用光子作为振荡源的随机分布,或用标量场及场的Green函数径迹,可顺利完成对Casimir力的推导。虽然多年来人们援引Ca-simir效应作为量子场的ZPE是实际存在的迹象,但令人惊奇的是不用零点起伏(甚至不用真空)也能导出Casimir的结果,亦即ZPE不在计算中出现。换言之,对Casimir效应描述而言ZPE是启发性的辅助计算手段,但并非必要条件。这就留下了深层的疑问——ZPE为何缺乏真实存在的实验证据?消失态在电磁环境中是常见的,基本特点是场强随距离增大而指数地减小,并在传播方向上无相移。可以认为消失态具有虚的波矢量。已有若干研究工作显示,由QED表述的虚光子特性在一些消失模实验中被观察到。因而从物理意义上提出了...     

不同边界下玻色爱因斯坦凝聚体杂质间的类Casimir力

在引入参数下研究了5种不同边界条件下一维理想玻色爱因斯坦凝聚体中杂质间的类Casimir力,给出了这些边界下类Casimir力的通式.发现类Casimir力随杂质间距离增大而衰减,力的性质因边界不同表现为吸引或排斥.这说明当改变杂质满足的边界条件时可以改变类Casimir力的性质.同时,类Casimir力随玻色子质量的变化趋势也与边界条件有关.     

三段均匀扭曲玻色开弦的Casimir能量

在讨论两段均匀玻色开弦的Ｃａｓｉｍ ｉｒ能量的基础上,进一步推广讨论了三段均匀玻色开和闭弦以及费米子弦的Ｃａｓｉｍ ｉｒ能量． 并且对三段均匀超弦的Ｃａｓｉｍ ｉｒ能量也作了探讨     

负能量研究：内容、方法和意义

本文首先指出物理参数的正和负是自然界对称性机制之一,其次回顾了自由电子理论中的负能态;然后讨论了自然界存在负质量和负能量的可能性。1928年P．Dirac最先提出了负能概念,它已广泛应用于物理学的各个领域。本文仅讨论近年来的实验和理论进展。在现代物理学中通常认为真空应依照实际存在量子场的零点能而理解,例如把Casimir能（Ec）看作量子化的电磁场的真空能在提供边界时所造成的——当把双平行板介入到真空中,板间内能减小,能量的变化使Ec〈0,即得到负能量。负能量是量子物理学的重要概念之一,其时真空被看成折射率小于1（n〈1）的媒质。在Hawking理论中,实、虚粒子都可携带负能,不过这观点尚有待实验证明。另一方面,在人类实验室中制造负能量也是可能的,办法如利用Casimir效应,利用负群速,或利用超材料。最后,本文指出众多超光速效应与负能量相关,这对超光速研究提供了更深刻的理解。     

Casimir能谱与响应函数

本文就几种重要的具有非平凡拓扑的体系讨论了它们的能谱和粒子检测器的响应函数,特别地对 Ford 等人导出的 Casimir 体系中的能谱给出了一种物理解释。     

D+1维闵可夫斯基时空中p维超立方体腔内卡西米尔自由能的正则化(英文)

重新考虑了D+1维闵可夫斯基时空中p维超立方体腔里的标量场的热卡西米尔效应.经过标准的量子场论方法处理后,热卡西米尔自由能可以分为零温部分和有限的与温度有关的部分.在此前的一些文献中,由于含温度的部分自身是有限的,这部分的正则化被忽视了,而无穷远处卡西米尔能量的收敛性以及卡西米尔力的消失又要求对这部分进行正则化.利用Zeta函数方法和Abel-Plana公式,严格推导了自由能零温部分和含温部分的正则化.在D=3,p=1和D=p=3的情况下准确地恢复了文献中平行板和三维盒子的结果.并且给出了卡西米尔自由能高温(大间隔)和低温(小间隔)展开的精确表达式,并由此验证了在零温和含温两部分自由能都正则化后,对于不同的边界条件,在无穷远处卡西米尔力总是趋于零.     

Direct measurement of critical Casimir forces

When fluctuating fields are confined between two surfaces, long-range forces arise. A famous example is the quantum-electrodynamical Casimir force that results from zero-point vacuum fluctuations confined between two conducting metal plates. A thermodynamic analogue is the critical Casimir force: it acts between surfaces immersed in a binary liquid mixture close to its critical point and arises from the confinement of concentration fluctuations within the thin film of fluid separating the surfaces. So far, all experimental evidence for the existence of this effect has been indirect. Here we report the direct measurement of critical Casimir force between a single colloidal sphere and a flat silica surface immersed in a mixture of water and 2,6-lutidine near its critical point. We use total internal reflection microscopy to determine in situ the forces between the sphere and the surface, with femtonewton resolution. Depending on whether the adsorption preferences of the sphere and the surface for water and 2,6-lutidine are identical or opposite, we measure attractive and repulsive forces, respectively, that agree quantitatively with theoretical predictions and exhibit exquisite dependence on the temperature of the system. We expect that these features of critical Casimir forces may result in novel uses of colloids as model systems.     

Casimir Force Correction Between Parallel Polysilicon Plates

IntroductionIn 1 948Casimir predicted an attractive forcebetween two neutral metal plates.The force is dueto the metal boundaries altering the zero pointelectromagnetic energy E=Σ∞n (1 /2 ) hωn,wherehωn is the photon energy in each allowed photonmode n[1] .The Casimir effectis significantin someareas in the physics and cosmology of thin films,and may present strong restrictions on theconstants of hypothetical long- range interactions.Casimir equation combines the macroscopic and themicro…     

Coupled quantized mechanical oscillators

The harmonic oscillator is one of the simplest physical systems but also one of the most fundamental. It is ubiquitous in nature, often serving as an approximation for a more complicated system or as a building block in larger models. Realizations of harmonic oscillators in the quantum regime include electromagnetic fields in a cavity and the mechanical modes of a trapped atom or macroscopic solid. Quantized interaction between two motional modes of an individual trapped ion has been achieved by coupling through optical fields, and entangled motion of two ions in separate locations has been accomplished indirectly through their internal states. However, direct controllable coupling between quantized mechanical oscillators held in separate locations has not been realized previously. Here we implement such coupling through the mutual Coulomb interaction of two ions held in trapping potentials separated by 40?μm (similar work is reported in a related paper). By tuning the confining wells into resonance, energy is exchanged between the ions at the quantum level, establishing that direct coherent motional coupling is possible for separately trapped ions. The system demonstrates a building block for quantum information processing and quantum simulation. More broadly, this work is a natural precursor to experiments in hybrid quantum systems, such as coupling a trapped ion to a quantized macroscopic mechanical or electrical oscillator.     

超材料的新应用:调控Casimir力

 随着微机电系统（MEMS）的微型化,由Casimir吸引力导致的器件黏附失效极大影响了MEMS的应用,如何减小Casimir吸引力甚至将其转化为斥力成为该领域的研究热点。本文综述Casimir力的物理起源、理论计算方法、材料电磁参数的影响规律及电磁超材料在Casimir力调控方面的应用等研究进展。