Crookes radiometer Casimir e Lorentz damping

From: Tetis <gianmarco100_at_inwind.it>
Date: Wed, 15 Mar 2006 17:54:54 GMT

                   
Si parla dell'effetto Casimir QED e si
fa una predizione di forza fra due piatti
paralleli o con geometrie piu' complesse. Nel fare
gli esperimenti si usano in genere cavita'
a vuoto spinto. Si parla di cavita' con livelli
di vuoto di 10^(-10) torr, ovvero una parte
su mille miliardi.

CROOKES funzionante.

Un conticino: per 22 litri con questo livello di
vuoto abbiamo 6.2 e^11 molecole di azoto.
Ovvero 2.8 e 10 molecole per litro.
Ad una temperatura di 300 K una molecola
di azoto ha un impulso di circa 2 e(-23) Ns
A circa 300 K in una tale cavita' stanno circa
5.4 e 11 fotoni per litro. Se consideriamo fotoni da
500 nm troviamo fotoni da 1.2 e(-27) Ns.
Il flusso di fotoni su 1 dm^2 e' dunque di
cn = 5.4 e 11 x 3 e 8 = 16 e 19 Hz
mentre il flusso di molecole e' circa
2.8 e 10 x (300) = 8.4 e 12 Hz.

Bene con questo livello
di vuoto lascio a voi verificare che abbiamo
pressione di radiazione di 3.8 e (-7) N/dm^2
e pressione da parte della materia di 1.7 e(-10) N/dm^2.
Il radiometro di Crookes funzionerebbe.

CASIMIR

Se ora abbassiamo la temperatura fino a 3 K
il numero di fotoni si riduce di un fattore 10^8
mentre la pressione di materia si riduce solo di
un fattore 10. Otteniamo cioe' 1.7 e(-11) N/dm^2
per la materia e 3.8 e (-15) N/dm^2 per i fotoni.

Si puo' stimare che la forza di Casimir relativa ai
modi elettromagnetici ha un certo ordine di grandezza.
Supponiamo che questa forza stia al di sotto dell'ordine
di grandezza delle fluttuazioni di pressione, ovvero al
brownian shot noise dovuto alla materia residua.

La mia curiosita' e' questa: fino a che punto e' lecito trattare
il gas residuo come se fosse composto di particelle
che urtano contro le pareti del rivelatore? Quando io
tratto un gas in una scatola parto dalla distribuzione
dei livelli quantizzati per una particella libera e trovo
una certa pressione dopo avere risolto la termodinamica
a partire dalle relazioni fra la funzione di partizione e
l'energia libera. Ma in questo caso non occorrerebbe
includere una parte di pressione di Casimir dovuta
agli atomi residui presenti? Ritengo che non ci siano
questi problemi, se quasi tutti gli esperimenti sono in accordo
con le predizioni teoriche non sara' per effetti di cucina,

Probabilmente, ho pensato, o c'e' qualche argomento che
permette di concludere che essendo piccolo il rumore
termico allora e' piccolo l'effetto "Casimir" improprio a
cui penso, oppure, ancora piu' drasticamente l'interazione
fra gli atomi non permette ai modi normali di stabilirsi nella
cavita'.

Stima aggiuntiva: 2.8 e 10 molecole su litro significa che il
volume per molecola e' 3.6 e -14 m^3 ovvero un cubetto
da 33 micrometri di lato.

LORENTZ damping.

Si parla di misure di anisotropia della radiazione cosmica di
fondo il cui termine dipolare porta a stimare una velocita'
"assoluta" per il sistema solare di circa 3 e 6 m/s in largo
accordo, anche se non ci sarebbe ragione per non
attendersi una differenza, con l'anisotropia nella misura di
muoni. Esiste allora una pressione dovuta
ai raggi cosmici ed alla pressione di radiazione.
Sull'onda di questa serie di evidenze mi chiedevo
se non esiste forse una sorta di corrispettivo microscopico
della eterogeneita', una sorta di tempo minimo di risposta
agli impulsi. Mi dispiace di non avere strumenti per stimare
di che ordine di grandezza dovrebbe essere questa grandezza.

      

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Received on Wed Mar 15 2006 - 18:54:54 CET

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