Casimir, der Effekt und das Nichts

Nachdem ich die letzten Wochen nur für zwei kleinere Artikel Zeit gefunden habe, gibt es heute mal wieder etwas mehr Lesestoff auf die Augen. Da ich mich derzeit viel mit Quantenmechanik beschäftigen muss und neulich etwas über den Casimir Effekt gelesen habe, wollte ich euch ein wenig an meinem Halbwissen teilhaben lassen. Und nein, Casimir ist keine Katze, auch nicht die von Herr Schrödinger.

Sicher ist, dass nichts sicher ist. Selbst das nicht.
Joachim Ringelnatz

Das Nichts im Kasten

So viel Wahres scheint mittlerweile in den Worten des 1934 verstorbenen Schriftstellers Joachim Ringelnatz zu stecken. Denn schon ein paar Jahre nach seinem Tod hat Physiker Hendrik Casimirpostuliert, dass auch in einem absoluten Vakuum Energie vorhanden sein muss. Absolutes Vakuum bedeutet quasi ein Raum in dem absolut nichts zu finden ist, weder Teilchen, noch Strahlung. Es ist eigentlich unmöglich solch ein Vakuum zu erzeugen, aber man kann sich zumindest daran annähern und es für theoretische Berechnungen, wie sie Casimir anstellte, verwenden. Herr Casimir beschreibt einen Effekt, der 2 Platten die im Vakuum nah beieinander (Nanometerbereich) liegen, zusammendrückt. Da aber im Vakuum absolut nichts sein sollte, kann eigentlich auch nichts eine Kraft auf die Platten auswirken. Oder wie meine Oma Käthe zu sagen pflegt: „Von nichts kommt nichts!“

Doch von nichts kommt scheinbar doch nicht nichts.

Casimir Effekt (wikipedia.org)

Zur Erklärung des Casimir Effekts beschreibt man sogenannte Vakuumfluktuationen. Klingt komisch –Bedeutet, dass in der Leere des Raumes immer wieder virtuelle Teilchen (Photonen, quasi Licht) aufgrund der Energieunschärfe (Unbestimmtheit nach Heisenberg) erzeugt werden. Sie entstehen quasi aus dem Nichts, um augenblicklich wieder darin zu verschwinden. Eine Eintagsfliege hat im Gegensatz zu diesen virtuellen Teilchen  ein erfülltes Leben. Da nun aber aufgrund des geringen Abstandes zwischen den Platten, Rahmenbedingungen für die darin entstehenden virtuellen Teilchen gegeben sind (Wellenlänge der Fluktuationen nur als Vielfaches des Abstands -> de Broglie) und um die Platten alle beliebigen Teilchen vorliegen können, resultiert daraus ein Photonendruck von außen. Populistisch formuliert, das Nichts um die Platten drückt stärker als das Nichts zwischen den Platten.

Wem der einfache Casimir Effekt zu langweilig ist, der sollte sich auf seinem Stuhl zurücklehnen und sich von aktuellsten Erkenntnissen das Gehirn wegblasen lassen. Schwedischen Wissenschaftlern ist wohl gelungen (Evaluationen werden folgen), mit einem sich schnell hin und her bewegenden Spiegel (5% der Lichtgeschwindigkeit) die virtuellen Teilchen real werden zu lassen. Die Fachzeitschrift Nature betitelt den naturwissenschaftlichen Meilenstein mit „Bewegliche Spiegel machen Licht aus Nichts“.

Klingt komisch – ist Quantenmechanik.
Denjenigen die nicht viel von meinem Artikel verstanden haben, empfehle ich das erneute Lesen nach einem kühlen Bier. Ich habe zum Schreiben ebenfalls eines genossen. Es hilft einem die Realität etwas verschwommener wahrzunehmen und alltagsferne Vorgänge besser zu verstehen. 🙂

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4 Antworten zu Casimir, der Effekt und das Nichts

  1. toniliuk schreibt:

    Bin rein zufällig auf Dein Blog gestoßen. Studierst Du etwa Physik oder wie kommst Du darauf über so etwas zu schreiben? Ich werde vielleicht im Winter ein Physikstudium auf Lehramt anfangen. Vielleicht lerne ich hier ja noch was 🙂 Viele Grüße, Toni

  2. PS schreibt:

    Hey, studier eher in die Chemierichtung. Das bewahrt einen jedoch nicht vor solchen Dingen. 🙂 Über den Casimireffekt hab ich zufällig gelesen und fand die „Licht aus Nichts“-Thematik sehr ansprechend (auch philosophisch). Möchtest du in Karlsruhe studieren?
    Grüße, PS

  3. toniliuk schreibt:

    Achso 🙂
    Naja, mal über den Tellerrand zu blicken ist ja auch nicht falsch! Ich studiere bereits in Köln, nicht, weil ich die Uni so toll finde, aber aus privaten Gründen geht es einfach nicht anders. Wie ist denn Karlsruhe so? Muss zugeben, dass ich über die Uni noch nicht so viel gehört habe…

  4. PS schreibt:

    Karlsruhe ist meiner Meinung nach sehr schön, man kann gut Feiern und letztlich auch gut dort studieren. Ist hauptsächlich eine Maschinenbaueruni, aber Naturwissenschaftler sind auf dem aufsteigenden Ast. 😉 Was geht in Köln so, hab auch noch nie was darüber gehört.

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