O experimento, que confirmou o efeito Casimir (*) dinâmico, foi realizado pelo físico Christopher Wilson e colegas,
da Universidade Chalmers, Suécia. O efeito Casimir é previsto pela Teoria Quântica.
A Teoria Quântica prevê que o espaço não é realmente vazio nem mesmo na condição hipotética do que era chamado vácuo
absoluto. Ele está repleto de partículas que surgem e logo desaparecem sem serem detectadas, e são por isso chamadas
de virtuais. O espaço é entendido atualmente como um campo quântico que “borbulha” continuamente,
emitindo e absorvendo as partículas virtuais, cujo tempo de “existência” é limitado pelo Princípio da Incerteza. Na
verdade, o conceito de partículas virtuais tornou-se fundamental na física das partículas, pois as partículas reais
também emitem continuamente essas partículas virtuais :
p → p + πº → p
Um próton em um dado momento emite um píon neutro virtual que é reabsorvido em seguida. Devemos interpretar esse evento
dentro da visão da Teoria Quântica, isto é, o próton tem uma certa probabilidade de existir como um próton mais
um píon neutro.
O efeito Casimir estático é obtido ao se colocar face a face duas placas metálicas, e bem próximas entre si. Se a
distância entre as placas for menor que o comprimento de onda das partículas virtuais, elas serão excluídas. A pressão
do vácuo no interior do espaço entre as placas é então menor que no exterior, e as placas tenderão a se aproximar. Quanto
menor o espaço entre as placas, menos partículas poderão surgir, e maior será a força de compressão exercida. Esse efeito
foi comprovado experimentalmente em 1998.
No caso do efeito Casimir dinâmico, devemos imaginar um espelho movendo-se pelo espaço. A baixas velocidades as
partículas virtuais não são afetadas, mas se a velocidade do espelho alcançar um valor próximo à velocidade da luz
(velocidade relativística), alguns fótons virtuais serão separados de seus companheiros e o espelho começará então a
produzir luz. O difícil seria fazer um espelho alcançar velocidades relativísticas, e é aí que entra a engenhosidade do
experimento realizado. Eis a apresentação do artigo publicado :
Observação do Efeito Casimir Dinâmico em um Circuito Supercondutor
“Uma das mais surpreendentes previsões da moderna teoria quântica é que o vácuo do espaço não é vazio. De fato, a teoria
quântica prevê que ele está cheio de partículas virtuais que se movem rapidamente para dentro e para fora da existência.
Embora inicialmente uma curiosidade, logo se percebeu que essas flutuações do vácuo tinham conseqüências mensuráveis, por
exemplo, produzindo o deslocamento Lamb (**) do espectro atômico e modificando o momento magnético do elétron. Esse tipo
de renormalização devida às flutuações do vácuo é agora central para nossa compreensão da natureza. Entretanto, esses
efeitos fornecem evidência indireta para a existência de flutuações do vácuo. Desde as origens, foi discutido se ao invés
seria possível observar diretamente as partículas virtuais que compõem o vácuo quântico. Quarenta anos atrás, Moore sugeriu
que um espelho com movimento relativístico poderia converter fótons virtuais em fótons reais diretamente observáveis. Esse
efeito foi mais tarde chamado efeito Casimir dinâmico (DCE = Dynamical Casimir Effect). Usando um circuito supercondutor,
observamos o DCE pela primeira vez. O circuito consiste de uma linha de transmissão coplanar com um comprimento elétrico
que pode ser mudado com uma velocidade percentualmente pouco abaixo daquela da luz. O comprimento é mudado pela modulação
em altas freqüências (~11 GHz) da indutância de um dispositivo supercondutor de interferência quântica (SQUID =
Superconducting QUantum Interference Device). Adicionalmente, para observar a criação de fótons reais, nós observamos a
compressão bimodal da radiação emitida, que é uma assinatura da característica quântica do processo de geração.”
O original do artigo com 12 páginas pode ser obtido em formato PDF no link seguinte :
arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1105/1105.4714v1.pdf
A grande idéia é que ao modular o SQUID na faixa dos GHz, o comprimento elétrico efetivo da linha muda, e isso equivale a
mover um espelho eletromagnético a uma velocidade que atingiu cerca de 95% da velocidade da luz ! E os fótons apareceram
como previa a Teoria Quântica.
(*) Hendrik Brugt Gerhard Casimir, físico (1909-2000)
(**) Willis Eugene Lamb Jr., físico (1913-2008)
Fonte : Cornell University Library (Quantum Physics), artigo submetido em 24/05/2011