heal.abstract |
Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια μελέτη του Φαινομένου Casimir. Το φαινόμενο αυτό είναι ένα κβαντικό φαινόμενο που συναντάται σε πολλές περιοχές της Φυσικής αλλά και σε διάφορες τεχνολογικές εφαρμογές προσφέροντας έτσι μια
μακροσκοπική εκδήλωση του κβαντομηχανικού μικρόκοσμου.
Στο κεφάλαιο 1, παρουσιάζεται η έννοια της ενέργειας μηδενικού σημείου (zero-point energy) και πώς αυτή αναδεικνύεται μέσα από τη κβαντική περιγραφή ενός πεδίου. Η διαταραχές της ενέργειας αυτής λόγω της παρουσίας κάποιων συνόρων (συνοριακών συνθηκών) στο χώρο οδηγεί στην εμφάνιση δυνάμεων επι των συνόρων (δυνάμεις Casimir) που τείνουν να φέρουν το σύστημα στην κατάσταση με την ελάχιστη δυνατή ενέργεια. Στο κεφάλαιο 2, γίνεται μια λεπτομερής μελέτη του ηλεκτρομαγνητικού (Η/Μ)
φαινομένου Casimir για το κλασικό παράδειγμα των δύο ιδανικά αγώγιμων επιπέδων πλακών. Υπολογίζεται η δύναμη Casimir
μέσω της άθροισης των ενεργειών των κανονικών τρόπων ταλάντωσης του Η/Μ πεδίου. Επειτα, υπολογίζονται οι θερμικές
δυνάμεις που προέρχονται από τη παρουσία Η/Μ ακτινοβολίας και οι οποίες δρούν επί των επιπέδων, με σκοπό τη σύγκριση μεταξύ αυτών των δύο δυνάμεων. Σε θερμοκρασίες δωματίου και για μικρές αποστάσεις των πλακών, κατά μια πρώτη προσέγγιση,
εξετάζεται ο βαθμός συμμετοχής των δυνάμεων Casimir
οδηγώντας έτσι σε ένα συμπέρασμα για το αν πρέπει να αμεληθούν κατά τη κατασκευή μικρο-μηχανοηλεκτρονικών
συστημάτων (microelectromechanical systems-MEMS).
Εν συνεχεία, στο κεφάλαιο 3, προσεγγίζεται το ίδιο πρόβλημα με τη μέθοδο των δυαδικών συναρτήσεων Green. Η προσέγγιση αυτή είναι πιο περίπλοκη για το παράδειγμα των επιπέδων πλακών απ’ ότι η προηγούμενη, ωστόσο, είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε διατάξεις με διαφορετική γεωμετρία, π.χ. σφαιρική, κυλινδρική, ελλειψοειδή, κτλ. Στο κεφάλαιο 4, υπολογίζεται η Η/Μ δύναμη
Casimir για έναν τέλεια αγώγιμο σφαιρικό φλοιό μέσω δυαδικών συναρτήσεων Green . Στο κεφάλαιο αυτό, χρησιμοποιούνται μαθηματικά εργαλεία και ειδικές συναρτήσεις τα οποία παρατείθενται, όσο αναλυτικότερα ήταν δυνατόν, στα παραρτήματα της εργασίας. Κλείνοντας, στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζεται το φαινόμενο Casimir, για τις ίδιες
γεωμετρίες (επίπεδη και σφαιρική) για τη περίπτωση ενός φερμιονικού πεδίου. |
el |