Der Casimir Effekt
Der Casimir-Effekt der Quantenfeldtheorie ist ein quantenphysikalischer Effekt, der bewirkt, dass auf zwei parallele, leitfähige Platten im Vakuum, nahe des absoluten Nullpunktes, eine Kraft wirkt, die beide zusammendrückt.
Der Effekt wurde 1948 durch Hendrik Casimir vorhergesagt und auch nach ihm benannt.1956 erfolgte die experimentelle Bestätigung durch Boris Derjaguin, I. I. Abrikosowa und Jewgeni M. Lifschitz in der Sowjetunion und 1958 durch Marcus Sparnaay von den Philips Forschungslaboratorien in Eindhoven.
Diese Kraft kann einfach berechnet werden, wenn angenommen wird, dass das Vakuum ein Raum voller virtueller Teilchen ist, die als Vakuumfluktuation bezeichnet werden. Solchen Teilchen kann eine De-Broglie-Wellenlänge zugeordnet werden. Dabei muss der Abstand der beiden Platten einem Vielfachen der halben Wellenlänge der virtuellen Teilchen entsprechen. Außerhalb der Platten sind allerdings alle möglichen Wellenlängen vorhanden, es besteht ein unbegrenztes, kontinuierliches Spektrum. Dieses umfasst sowohl die Zustände, die innerhalb der Platten auftreten dürfen, als auch diejenigen, die zwischen den Platten auf Grund der Randbedingungen nicht möglich sind.
Außerhalb der Platten existiert also ein Kontinuum an virtuellen Teilchen in allen Wellenlängen, während innerhalb der Platten nur eine diskrete Anzahl von Teilchen mit einer Untermenge an Wellenlängen entstehen kann, nämlich die, die den Randbedingungen der gegenüberstehenden Platten genügen. Daraus resultiert ein „Photonendruck“ von außen auf die Platten.
Finale Theorie
Materiekonstrukte (Platten) nahe des absoluten Nullpunktes sind recht instabile Konstrukte, weil die einzelnen Atome keine ausreichenden Ressourcen zur Verfügung haben, um das Atom in seiner Position im Materiekonstrukt zu stabilisieren. Es fehlt der ständige Austausch mit Photonen, wie es bei einem thermodynamischen Gleichgewicht bei höheren Temperaturen stattfindet.
Die ständigen Emmissionen zum Erhalt des thermodynamischen Gleichgewichts ermöglicht es den Atomen, durch Wahl der Energien und des Abstrahlwinkels, ihre relative Position im Materiekonstrukt zu erhalten.
Werden immer mehr Atome ziemlich instabil, so werden sich immer mehr freie Photonen im Materiekonstrukt dafür einsetzen, eine größere Vielfalt und eine neue Stabilität anzustreben. Dieser Drang ergibt eine statistische Verschiebung der Positionen der einzelnen Atome in den beiden Materiekonstrukten, um sich jeweils dem anderen Materiekonstrukt zu nähern.
Die Alternative wäre, das sich einzelnen Atome wieder verselbständigen und sich aus dem Materiekonstrukt lösen, was das ganze Materiekonstrukt auflösen würde. Ein einzelnes freies Atom, ohne ständigen Austausch mit Photonen würde aber über kurz oder lang instabil werden und sich auflösen, weil es keinen ausreichenden Beitrag zur Vielfalt im Universum mehr leisten kann.
