Сотрудники Научно-технического университета Китая показали теоретическую возможность наблюдения «гигантского» эффекта Казимира с использованием метаматериалов.

Этот эффект, напомним, был предсказан голландцем Хендриком Казимиром в 1948 году: учёный предположил, что на единицу площади двух проводящих незаряженных плоскопараллельных пластин в вакууме должна действовать сила притяжения, выражаемая через постоянную Планка, скорость света и расстояние между пластинами. Поскольку расстояние в формуле находится в знаменателе и возводится в четвёртую степень, абсолютно надёжное экспериментальное подтверждение расчёты получили только в конце ХХ века.

В современной физике эффект Казимира связывают с постоянным рождением и исчезновением виртуальных фотонов в вакууме. Подобные «нулевые флуктуации» электромагнитного поля могут давать и другие поддающиеся измерению результаты — к примеру, лэмбовский сдвиг , смещение уровней энергии связанных состояний электрона во внешнем поле.

Притяжение плоскопараллельных пластин друг к другу под действием силы Казимира (иллюстрация V. A. Yampol'skii, F. Nori).

Вопрос об «усилении» эффекта Казимира китайские учёные уже рассматривали в прошлом году, выяснив, что поставленная задача решается в пространстве де Ситтера , которое успешно моделируется с помощью метаматериалов. К сожалению, реализовать эти идеи на практике было невозможно, так как необходимые метаматериалы имели чрезвычайно сложный вид диэлектрической и магнитной проницаемостей. Кроме того, сферическая симметрия пространства де Ситтера вынуждала бы экспериментаторов создавать метаматериал из отдельных сферических оболочек.

В новой работе обсуждается более «простое» пространство Риндлера , которое было введено австрийцем Вольфгангом Риндлером для описания плоского пространства-времени равномерно ускоренных наблюдателей. Параметры метаматериалов, способных имитировать поведение света в таком пространстве, тривиальны, а формируются они не из сферических оболочек, а из обособленных слоёв, что упрощает работу с ними.

Как выяснилось, в гипотетическом эксперименте с метаматериалами, моделирующими пространство Риндлера, энергия Казимира при комнатной температуре действительно становится очень большой. «Характеристики образцов, необходимых для опыта, мы определили, — заключают авторы. — Остаётся лишь надеяться на то, что кто-нибудь сумеет их изготовить».

Полная версия отчёта опубликована в журнале Optics Letters ; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.