Por el efecto Casimir , sabemos que cuando dos placas se colocan muy cerca una de la otra en el vacío, se atraen porque las fluctuaciones cuánticas que presionan las superficies exteriores de las dos placas superan las fluctuaciones cuánticas en las superficies internas. Un artículo reciente publicado en Physical Review Letters por James Q. Quach (según lo informado por la sinopsis de APS Physics ) afirma que:
Nuevos cálculos realizados por James Quach en la Universidad de Tokio, Japón, sugieren que podría observarse una atracción gravitacional de Casimir, siempre que los dos espejos tengan la propiedad inusual de poder reflejar ondas gravitacionales. Los sólidos convencionales serían transparentes al campo gravitatorio. Pero los teóricos han sugerido que los materiales superconductores pueden comportarse de manera diferente: el paso de ondas gravitacionales a través de un superconductor haría que los pares de Cooper, que son objetos cuánticos altamente deslocalizados, se movieran de una manera diferente a los iones de cristal localizados. Este efecto, según una propuesta reciente, podría convertir una lámina superconductora delgada en un reflector eficiente para las ondas gravitacionales.
Ahora aquí radica una de mis dudas. El efecto Casimir, como sabemos, proviene de la electrodinámica cuántica , demostrando así la existencia de partículas virtuales . ¿Cómo puede afirmar exactamente que predice la existencia de ondas gravitacionales ? Porque hasta donde yo sé, el efecto Casimir no tiene nada que ver con la gravitación.
La sinopsis de APS Physics continúa diciendo que:
Sobre la base de esta idea, Quach analizó un esquema en el que dos películas de plomo superconductor, cada una de unos pocos nanómetros de espesor, estaban separadas por varios micrómetros. Calculó la contribución gravitatoria a la fuerza de Casimir que une las películas y demostró que podría superar la electromagnética. uno por un orden de magnitud.
¿Cómo podemos distinguir exactamente el efecto Casimir gravitacional del electromagnético (porque si el primero existe, el segundo también existiría)? Y, ¿cómo es que el efecto Casimir gravitacional (si existe) supera al electromagnético?
La sinopsis de APS Physics continúa diciendo que:
Argumenta que una realización experimental de su esquema podría ofrecer una forma de probar las teorías de la gravedad cuántica y buscar gravitones (las partículas cuánticas hipotéticas que median la gravedad).
Según lo que sé, los gravitones cuánticos están solo en la teoría linealizada y la gravedad cuántica perturbativa . Incluso si lo encontramos, ¿cambiaría muchos de los problemas para los físicos que trabajan en el campo de la Gravedad Cuántica? Porque según lo poco que sé, tomó mucho esfuerzo y tiempo cuantificar el campo electromagnético a pesar de que descubrimos el fotón hace mucho tiempo. Además, hipotéticamente hablando, ¿cuál sería el resultado si replicamos el mismo experimento (propuesto por James Q. Quach) en un agujero negro BTZ ? Dado que un agujero negro BTZ en 2+1 dimensiones no tiene grados de libertad de propagación, por lo que no hay gravitones.
No puedo responder a todas las preguntas, pero me gustaría enfatizar algo sobre lo que nos dice el efecto Casimir y lo que no.
Si observa cómo se deriva para la interacción EM habitual, una verificación experimental del efecto Casimir estándar nos dice que:
el campo EM puede tener ondas estacionarias entre dos placas y fuera de ellas
Todavía existen tales ondas incluso en ausencia de un campo EM (promedio) entre y fuera de las placas en T = 0, es decir, existen fluctuaciones de punto cero del campo EM
No hay nada realmente sobre la existencia real de partículas virtuales. Por supuesto, uno puede derivar la interacción de Casimir expresando todo en términos de fotones; eso es muy conveniente y tal vez más cercano a la realidad que una imagen de onda (personalmente no lo creo, pero bueno, quién sabe ...) pero la interacción de Casimir no permite, según tengo entendido, discriminar estas dos imágenes.
Por lo tanto, con respecto a la gravedad, si se encontrara un efecto similar al de Casimir, significaría que existen ondas de gravedad estacionarias entre dos placas y que el campo de gravedad experimenta fluctuaciones de punto cero que ya serían impresionantes. Si las fluctuaciones del punto cero pueden ser capturadas por el gravitón o el concepto de gravitón virtual es otro problema.
La clave del efecto es la idea -realmente solo una conjetura, y como dice el documento, "estas ideas no se han encontrado sin controversia"- de que hay materiales que son opacos a las ondas de gravedad de la misma manera que los conductores son opacos a las ondas de gravedad. ondas electromagnéticas. Si eso es cierto, entonces la cavidad entre placas paralelas contendrá un conjunto reducido de modos de fluctuación del punto cero en relación con la región fuera de ellos, al igual que en el EM CE, y habrá presión hacia adentro. Existen teorías/modelos de cómo la materia clásica y los fluidos cuánticos interactúan con las ondas de gravedad, y Quach usa esos modelos para predecir la magnitud del efecto. Así es como puede distinguir entre la CE gravitónica y la CE fotónica. Según el modelo que utiliza, la contribución gravitónica domina la contribución fotónica en un orden de magnitud para placas de plomo superconductor de 2 nm de espesor, separadas por una distancia del orden de micras. Su propuesta, entonces, es repetir los experimentos existentes bajo condiciones superconductoras y ver si el orden de magnitud de la CE coincide con la predicción, incluidas las contribuciones gravitónica y fotónica, o solo la predicción que incluye solo la predicción fotónica.
He leído el artículo y la explicación gravitatoria del efecto Casimir no es el punto principal, es el experimento el que proporciona evidencia de la existencia del gravitón.
El documento comienza dibujando una analogía macroscópica entre las ecuaciones de Maxwell y las ecuaciones de campo linealizadas de Einstein (conocidas como gravitoelectromagnetismo ). El autor usa GEM debido a algo llamado efecto Heisenberg-Coloumb que usa un medio superconductor entre dos placas para probar la explicación electromagnética del efecto Casimir. Cuando algún físico decide hacer el experimento, la existencia del gravitón depende de si la explicación EM o GEM es correcta.
qmecanico
Vacío