Skip to content Skip to navigation

Casimir Kuvveti

Dr. Mahir E. Ocak
29/05/2019 - 15:38

Casimir kuvveti ile ilgili araştırmalarda kullanılan bir atomik kuvvet mikroskobu

İletken, yüksüz iki levhanın birbirine paralel biçimde boşlukta konumlandırıldığını düşünelim. Klasik elektromanyetik kuram levhalara net bir elektriksel kuvvet etki etmeyeceğini söyler. Ancak gerçekte durum çok daha farklıdır. Kuantum elektrodinamiği kullanılarak yapılan hesaplar, levhalara Casimir kuvveti olarak adlandırılan bir kuvvet etki edeceğini söyler ve bu tahmin deneylerle de doğrulanır.

Kuantum mekaniği boş uzayın aslında sürekli olarak var olup yok olmakta olan sanal parçacıklarla dolu olduğunu söyler. Kuantum elektrodinamiğinde elektrik yüklü parçacıklar sanal fotonlar aracılığıyla etkileşir. Yüksüz levhalara etki eden Casimir kuvveti de sanal fotonlarla levhalar arasındaki etkileşimden kaynaklanır.

Casimir kuvveti, levhalar arasındaki mesafe makro büyüklükte olduğunda çok zayıftır. Ancak levhalar arasındaki mesafe azaldıkça kuvvet giderek büyür. Öyle ki mesafe 10 nanometre (metrenin yüz milyonda biri) civarına düştüğünde levhalara etki eden Casimir kuvvetinin büyüklüğü bir atmosfer basınç altında levhalara etki eden mekanik kuvvetle karşılaştırılabilecek düzeydedir.

Sadece iletken cisimler arasında değil yalıtkan cisimler arasında da Casimir kuvvetleri vardır. Kuvvetin itici mi yoksa çekici mi olduğu cisimlerin türüne ve biçimine göre değişir.

Casimir kuvveti ile ilgili önemli bir gelişme yakın zamanlarda yaşandı. Geçmişte özdeş (bileşimi, büyüklüğü ve biçimi aynı) iki cisim arasındaki Casimir kuvvetinin her zaman çekici olduğunu söyleyen bir teorem vardı. Ancak Qing-Dong Jiang ve Franck Wilczek, bu teoremde bir eksiklik tespit etti ve bazı durumlarda özdeş cisimler arasındaki itici Casimir kuvvetlerinin ortaya çıkmasının da mümkün olduğunu gösterdi.

Araştırmacılar, Physical Review B’de yayımladıkları makalelerinde cisimlerin arasındaki boşluğun kiral (farklı polarizasyona* sahip fotonlarla farklı biçimde etkileşen) bir malzemeyle doldurulduğu bir durumu ele alıyorlar. Farklı polarizasyona sahip sanal fotonlar, kiral malzeme içinde farklı hızlarla hareket ediyor ve bu durum Casimir kuvvetine farklı oranda katkıda bulunmalarına sebep oluyor. Araştırmacıların yaptığı hesaplar, böyle bir sistemdeki Casimir kuvvetinin cisimlerin arasındaki mesafeye bağlı olarak çekici ya da itici olabileceğini gösteriyor. İtici kuvvetin büyüklüğü sıradan bir sistemdeki çekici kuvvetin üç katına kadar çıkabiliyor. Araştırmacılar, ayrıca, harici manyetik alanların varlığında Casimir kuvvetinin büyüklüğünün değişeceğini de gösteriyorlar. Bu durum manyetik alanlar yardımıyla Casimir kuvvetinin büyüklüğünün kontrol edilebileceği anlamına geliyor.

*Polarizasyon: Işık ışınları beraberlerinde elektrik ve manyetik alan taşır. Polarizasyon elektrik ve manyetik alanların hareket sırasındaki dönme yönlerini ifade eder.

Sağ polarize ışık: Işık ışını sağa doğru yol alıyor. Sağ elin baş parmağı ışığın hareket yönünü gösterirken elektrik alan diğer dört parmağın sarılma yönünde dönüyor.

İlgili İçerikler

Fizik

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde ekim ayında objektiflerinizi çevrenizdeki müze ve bilim merkezlerine odaklamanızı istemiştik. Bu süreçte #MüzelerveBilimMerkezleri etiketiyle Bilim Genç’te paylaştığınız fotoğraflar Bilim Genç ekibi tarafından değerlendirildi. 

Fizik

Bir grup araştırmacı yeni bir mikromotor geliştirdi. Ultrason dalgalarıyla harekete geçirilen ve manyetizma etkisiyle idare edilen motor, zarar vermeden canlı hücreleri bir yerden başka bir yere taşıyabiliyor.

Fizik

Gaz termometrelerinde ise sıcaklığı ölçülecek malzeme, içerisinde gaz bulunan bir hazneye temas ettirilir ve gazın genleşmesinden ya da büzüşmesinden yararlanılarak sıcaklık ölçümü yapılır.  Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak bir hava termometresi düzeneği tasarlayacağız.

Fizik

Montreal Üniversitesindeki Ötegezegen Araştırmaları Enstitüsünden bilim insanları üç yıl önce keşfettikleri, Dünya’ya yaklaşık 111 ışık yılı mesafedeki K2-18 sistemindeki bir gezegenin atmosferinde su buharı tespit etti.

Fizik

Boğaziçi Üniversitesi Elektroteknoloji Kulübü ve IEEE Öğrenci kolu tarafından düzenlenen Boğaziçi Enerji Zirvesi’nin beşincisi 16 Kasım’da Boğaziçi Üniversitesi Albert Long Hall Kültür Merkezi’nde gerçekleştiriliyor.

Fizik

Çoğu zaman farkında olmasak da dalga ve dalga hareketinin yaşamın ve hayatımızın her alanında etkisi var. Bazen hayatımızı kolaylaştıran dalgaların bazı zaman da yıkıcı etkileri ile karşılaşıyoruz. Peki, dalgalar olmasaydı hayatımız nasıl olurdu?

Fizik

Nobel Fizik Ödülü’nün 2019 yılı sahipleri Princeton Üniversitesinden James Peebles, Cenova Üniversitesinden Michel Mayor ve Cambridge Üniversitesinden Didier Queloz oldu.

Fizik

Bilim insanları, günlük hava tahmini için çeşitli gözlemler ve ölçümler yapar. Bunların arasında rüzgâr hızı ölçümleri de vardır. Rüzgârın hızını ölçen aletlere anemometre (rüzgârölçer) denir. Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak bir rüzgârölçer tasarlayacağız.

Fizik

Biyokütle ve Kömür Karışımlarından Sıvı Yakıt Üretimi (TRİJEN) projesi sayesinde Türkiye’nin linyit kömürleri sıvı akaryakıtlara ve değerli kimyasal maddelere dönüştürülebiliyor. Böylece düşük enerji içeriğine sahip linyit kömürlerinin etkin, verimli ve çevre dostu bir şekilde ekonomiye kazandırılması mümkün olabilecek.

Fizik

Bu yıl sekizincisi düzenlenen Breakthrough Ödülleri’nde temel fizik alanındaki ödülün sahibi ilk karadelik görüntüsünün elde edilmesi çalışmasını gerçekleştiren araştırmacılar oldu. Ödül kazanan araştırmacılar arasında Türk bilim insanı Prof. Dr. Feryal Özel de bulunuyor.