Efeito Casimir e a energia negativa

Na teoria, sabemos que a menor temperatura que se pode alcançar é o chamado “Zero Absoluto”, aonde são cessados qualquer movimento das partículas, essa temperatura é precisamente -273,15 ºC. Mas, na prática, qualquer trocadilho a parte, o buraco é mais embaixo. O que

observamos é que não se pode resfriar algo até essa temperatura porque na mecânica quântica, cada partícula tem uma energia mínima, chamada de “energia do ponto zero”, que você não pode transcender. Mas, essa é a parte que todo mundo sabe (ou pelo menos que tem uma pequena base). A parte curiosa é que este mínimo de energia não se aplica apenas as partículas, mas para qualquer vácuo, cuja energia é chamada de “energia do vácuo.”

E para mostrar que essa energia existe, envolve um experimento muito simples. Ele é o chamado Efeito Casimir . Esse fenômeno é causado pelo fato do espaço vazio ter flutuações do vácuo, pares de partículas virtuais – antipartículas virtuais que continuamente se formam do vácuo e tornam ao vácuo um instante depois. O espaço entre as duas placas restringe o alcance dos comprimentos de onda possíveis para estas partículas virtuais e então poucas delas estão presentes dentro desse espaço. Como resultado, há uma menor densidade de energia entre as duas placas do que no espaço aberto; em essência, há menos partículas entre as placas que do outro lado delas, criando uma diferença de pressão que alguns erroneamente chamam “energia negativa” mas que realmente não é senão devida a uma maior pressão fora das placas que entre elas, o que as empurra uma contra a outra.

Quanto mais estreito o espaço, mais restrito o comprimento de onda das partículas virtuais, maior a diferença de pressão entre o interior e o exterior das placas, mais restritos os modos do vácuo e menor a densidade de energia do vácuo, e portanto mais forte a força atrativa.

Já que o efeito Casimir é pequeno e decresce com o quarto da distância, seu efeito é maior em objetos pequenos que estão próximos. Pode ser uma consideração importante no estudo da interação de moléculas, junto em outros efeitos de pequena escala, como flutuações na estrutura eletrônica de moléculas causando dipolos induzidos que levam a forças de Van der Waals.

Uma análise similar pode ser usada para explicar a radiação Hawking que causa a lenta “evaporação” de buracos negros (mesmo que isso geralmente seja explicado como o escape de uma partícula de um par virtual partícula-antipartícula, tendo a outra partícula sendo capturada pelo buraco negro).

Um efeito análogo ao Casimir foi observado por marinheiros franceses no século XVIII. Onde dois navios balançam de um lado a outro com forte maré mas vento fraco, e os navios se aproximam mais que rudemente, a interferência destrutiva elimina a maré entre os navios. O mar calmo entre os navios tem uma densidade de energia menor que a maré de cada lado dos navios, criando uma pressão que pode empurrar os navios para mais perto de si. Se eles se aproximam demais, o cordame dos navios pode se emaranhar. Como uma contra medida, um livro do início de 1800 recomenda que cada navio deve mandar um barco remado por 10 a 20 marinheiros para afastar os navios.