Posted by ვაკუუმის ფლუქტუაცია, ალბათ, კვანტური ფიზიკის ყველაზე უჩვეულო ეფექტია– ვაკუუმი არც ისეთი ცარიელია, როგორიც შეიძლება გვეგონოს (ვაკუუმი: ორიგინალური და ყალბი). სინამდვილეში, ეს ”ცარიელი სივრცე” ვირტუალური ნაწილაკების გამუდმებული გაჩენა-განადგურებით დუღს და გადმოდის, სოწრედ ამ მოვლენას უწოდეს ”ვაკუუმის ფლუქტუაცია”. ტერმინი ფლუქტუაცია საშუალო მაჩვენებლიდან შემთხვევით გადახრებს აღნიშნავს.
ქუჩაში ყოფნის დროს, არსაიდან უეცრად გაჩენილ ავტომობილს, რომელიც მაშინვე გაქრება, ვერ დაინახავთ და თუ თქვენი ავტომობილი გაქრა, არა ვაკუუმის ფლუქტუაციების გამო 🙂 . მაკროსამყაროს ობიექტები არც ქრებიან და არც ჩნდებიან, ენერგიის მუდმივობის კანონის დარღვევით. კვანტურ სამყაროში, თუმცა, ყველაფერი გაცილებით რთულადაა. ჰაიზენბერგის განუსაზღვრელობის პრინციპის შესაბამისად, ძალიან მცირე დროის განმავლობაში შეიძლება გაჩნდნენ ნაწილაკები, რომლებსაც ვირტუალურებს უწოდებენ. რაც უფრი მაღალია მათი ენერგია, მით სწრაფად გაქრებიან ისინი. როგორც წესი, ასეთი ხანმოკლე ნაწილაკები შეუმჩნეველი რჩებიან, ხოლო ზოგიერთ შემთხვევაში მათ მიერ წარმოქმნილი ”ვაკუუმური” ძალები შესამჩნევ ეფექტს იძლევიან, რომლის გაზომვა შესაძლებელია.
ვირტუალურ ნაწილაკთა შორის, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმდების გადამტანებიც არის, ანუ ფოტონები. ვირტუალური ფოტონების გაჩენა-განადგურება ელექტრული ველის ფლუქტუაციებს აჩენს, რაც ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულების პოლარიზაციას იწვევს, ელექტრულ დიპოლებად აქცევს და მათ შორის მიმზიდველი ძალის ინიცირებას ახდენს. ამ ძალას ვან-დერ-ვაალსის ძალას უწოდებენ. ხვლიკი გეკონის უნარი ავიდეს სრულიად გლუვ სიბტყეებზე, ნაწილობრივ ამ ძალას უკავშირდება.
”ვაკუუმური” ძალების კიდევ ერთი მაგალითია კაზიმირის “საყოველთაოდ” ცნობილი ეფექტი (კაზიმირის დინამიური ეფექტის აღმოჩენის შესახებ; დრო-სივრცული ქაფის აღმოჩენის მეთოდი). 1948 წელს, ფიზიკოსმა, ჰენდრიკ კაზიმირმა გამოთვალა, რომ ცარიელ სივრცეში ორი პარალელური სარკე მათ გარშემო არსებულ ვაკუუმზე ზემოქმედების გამო ერთმანეთისკენ მიიზიდება. საქმე იმაშია, რომ სარკეთა ზედაპირებს შორის გაჩნდებიან მხოლოდ რეზონანსული ტალღის სიგრძის ფოტონები, სარკეებს შორის მანძილის ან ნახევარი მანძილის სიგრძეებით. ამის გამო, სიბრტყეებს შორის ნაკლები რაოდენობის ფოტონები გაჩნდება, ვიდრე მათ გარეთ, სადაც მათი გაჩენა არაფრით არის შეზღუდული. შედეგად, გარე ვირტუალური ფოტონების წნევა, შიდა ფოტონების წნევაზე მეტი იქნება, რაც სარკეების ერთმანეთისკენ მიახლოებას გამოიწვევს.
ორ ახლოს მდებარე ატომსაც შეუძლია ლოკალური ვაკუუმის შეცვლა თავიანთ გარშემო. თუ ერთ-ერთი მათგანი ვირტუალურ ნაწილაკებს უშვებს, რომლებიც თითქმის მყისეულად შთაინთქმება სხვების მიერ, მათ შორის ძალა გაჩნდება. ოღონდ, როგორც წესი, ასეთი ძალები მდგრადი არაა, რადგან ფოტონი ნებისმიერი მიმართულებით შეიძლება იქნეს გატყორცნილი, რის გამოც მეორე ატომის მიერ ამ ფოტონის შთანთქმის შანსი მცირდება, შესაბამისად, გაზომვაც ძალიან ძნელი ხდება.
სიტუაცია შეიცვლება, თუ ვირტუალურ ნაწილაკს საჭირო მიმართულების მოძებნაში დავეხმარებით. ფიზიკოსთა საერთაშორისო ჯგუფმა გამოითვალა, რა ემართება ”ვაკუუმურ” ძალებს ატომებს შორის, როცა ისინი ძალიან დაბალ ტემპერატურამდე გაცივებული სტანდარტული ელექტროგადაცემის ხაზების უშუალო სიახლოვეშია (კოაქსიალური ან კოპლანარული კაბელი, იხ.ფოტო). ასეთ შემთხვევაში, რხევები ეფექტურად მხოლოდ ერთი მიმართულებით არის შემოსზღვრული. ვირტუალური ატომები იძულებული იქნებიან მეორე ატომის მიმართულებით იმოძრაონ. ამავე დროს, ამ ძალის რამდენიმეჯერ გაძლიერება და მოქმედების რადიუსის გაზრდა უნდა მოხდეს.
მკვლევართა ვარაუდით, ვაკუუმის ფლუქტუაციის სიმძლავრის მატებით, კაზიმირისა და ვან-დერ-ვაალსის ძალების უკეთ გაგება მოხდება. შესაძლებელია, რომ ამ მოვლენამ გამოყენება მიკროელექტრომექანიკურ სისტემებში ჰპოვოს, ინფორმაციის კვანტურ დამუშავებასა და ახალ კვანტურ ტექნოლოგიებში (მოკლედ კვანტური მექანიკის შესახებ; კომპლემენტარულობის პრინციპი; შროდინგერის კატა; კვანტური არარეალობა: რაშია ჭეშმარიტება?; კვანტური მექანიკა დიდ ტელესკოპებს ჯართად გადააქცევს?; კვანტური მექანიკის შემოწმებაში კვაზარები დაგვეხმარებიან).