Dissertations / Theses on the topic 'Casimir Effects'
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Noto, Antonio. "Non-equilibrium Casimir interactions : from dynamical to thermal effects." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT279/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, après une introduction où nous présentons brièvement la physique des forces de Casimir, nous montrons nos résultats obtenus pendant le doctorat. D'abord, nous montrons notre travail sur les interactions de van der Waals / Casimir-Polder lorsque le système est dans une configuration hors équilibre à cause du mouvement uniformément accéléré des atomes. Nous étudions le système de deux atomes uniformément accélérés dans le vide quantique quand ils sont dans leur état fondamental ou dans un état corrélé (un atome excité et un atome dans son état fondamental). Nous analysons ce système avec un modèle heuristique semi-classique et une méthode plus rigoureuse qui nous avons étendu à partir d'une procédure générale développée dans la littérature. Nous trouvons un changement de la dépendance de l'interaction de la distance en raison de l'accélération. Nous montrons que les forces de Casimir-Polder entre deux atomes uniformément accélérés en mouvement relativiste, qui interagissent avec le champ scalaire, présentent une transition à partir d'un comportement thermique à courtes distances, comme prédit par l'effet Unruh, à un comportement non thermique à longues distances, associé à la rupture de la description inertielle et locale du système. En plus, lorsque le cas d'atomes qui interagissent avec le champ électromagnétique quantique est considéré, on constate que de nouvelles caractéristiques apparaissent dans l'interaction.Ensuite, nous présentons notre travail sur un nouveau couplage opto-mécanique d'un miroir oscillant de façon efficace avec un gaz d'atomes de Rydberg, médié par la force atome-miroir dynamique de Casimir-Polder. Nous constatons que ce couplage peut produire une excitation de résonance atomique de champ proche, qui n'est pas liée à l'excitation des atomes par les quelques photons réels attendus de l'effet Casimir dynamique. Dans des conditions expérimentales accessibles, cette probabilité d'excitation est importante (environ 20 %) et rend possible l'observation de ce nouvel effet Casimir-Polder dynamique. Donc nous proposons une configuration expérimentale réaliste pour réaliser ce système fait d'un gaz d'atomes froids piégés mis en face d'un substrat semi-conducteur, dont les propriétés diélectriques sont modulées dans le temps.Enfin, nous nous concentrons sur nos résultats obtenus pour le calcul de la pression Casimir-Lifshitz entre deux réseaux lamellaires diélectriques différents. Ce système est supposé dans une configuration hors équilibre thermique. En fait, les deux réseaux présentent deux températures différentes et ils sont immergés dans un bain thermique ayant une troisième température. Le calcul de la pression est basé sur une méthode qui exploite les opérateurs de diffusion des réseaux, déduits en utilisant la méthode modale de Fourier. Nous présentons nos résultats numériques caractérisant en détail le comportement de la pression, en faisant varier les trois températures et en modifiant les paramètres géométriques des réseaux. Cette variation des paramètres du système permet de régler la force de répulsive à attractive ou de réduire fortement la pression pour des intervalles de températures. En outre, on montre que la combinaison des effets de non-équilibre et géométriques rend ce système particulièrement intéressant pour l'observation de la force de Casimir répulsiveIn this thesis, after an introduction where we briefly present the general context of Casimir physics, we present the results obtained during the PhD. At first, we show our work about the van der Waals/Casimir-Polder interactions between two atoms in an out-of-equilibrium condition due to their uniformly accelerated motion. We study the system of two uniformly accelerated atoms in vacuum space, when they are in their ground-state and when they are in a correlated state (one excited and one ground-state atom). We analyze this system both with an heuristic semiclassical model and with a more rigorous method, based on a separation of radiation reaction and vacuum fluctuations contributions, that we extend starting from a general procedure known in literature. We find a change of the distance-dependence of the interaction due to the acceleration. We show that Casimir-Polder forces between two relativistic uniformly accelerated atoms, interacting with the scalar field, exhibit a transition from the short-distance thermal-like behavior predicted by the Unruh effect to a long-distance nonthermal behavior, associated with the breakdown of a local inertial description of the system. In addition, we obtain new features of the resonance interaction in the case of atoms interacting with the quantum electromagnetic field.Next, we present our work about a new optomechanical coupling of an effectively oscillating mirror with a Rydberg atoms gas, mediated by the dynamical atom-mirror Casimir-Polder force. We find that this coupling may produce a near-field resonant atomic excitation not related to the excitation of atoms by the few real photons expected by dynamical Casimir effect. In accessible experimental conditions, this excitation probability is significant (about 20%) making the observation of this new dynamical Casimir-Polder effect possible. For this reason, we propose a realistic experimental configuration to realize this system made of a cold atom gas trapped in front of a semiconductor substrate, whose dielectric properties are periodically modulated in time.Finally, we focus on our results obtained for the Casimir-Lifshitz pressure between two different dielectric lamellar gratings. This system is assumed to be in an out-of-thermal-equilibrium configuration, i.e. the two gratings have two different temperatures and they are immersed in a thermal bath having a third temperature. The computation of the pressure is based on a method exploiting the scattering operators of the bodies, deduced using the Fourier modal method. In our numerical results we characterize in detail the behavior of the pressure, both by varying the three temperatures and by changing the geometrical parameters of the gratings. In this way we show that it is possible to tune the force from attractive to repulsive or to strongly reduce the pressure for large ranges of temperatures. Moreover, we stress that the interplay between nonequilibrium effects and geometrical periodicity make this system particularly interesting for the observation of the repulsive Casimir force
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De, Aquino Carvalho Joao Carlos. "Interaction Casimir-Polder entre atome de césium et surface de saphir thermiquement émissive." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD054.
Full textAbstract:
Nous décrivons dans cette thèse des mesures spectroscopiques de réflexion sélective qui mettent en évidence les effets thermiques de l'interaction Casimir-Polder entre atome et surface. En régime de champ proche, cette interaction est gouvernée par un potentiel qui décroit avec le cube de la distance entre l'atome et la surface (régime van der Waals -vdW-de type dipôle-dipôle). Nous nous intéressons notamment aux niveaux excités du césium Cs (7P₁/₂) et Cs (7P₃/₂), qui possèdent un couplage dipolaire avec Cs (6D) à, respectivement, 12,15 µm et ~15 µm, interagissant avec une surface de saphir thermiquement émissive dont les modes émetteurs sont situés autour de 12,2 µm. Ainsi, ces niveaux respectifs niveaux sont sensibles à une interaction vdW résonante, ou non-résonante, que nous comparons expérimentalement Le résultat le plus important de cette thèse est l'observation expérimentale de la différence de comportement du potentiel vdW en fonction de la température de fenêtre (150-800 °C), pour les niveaux Cs(7P₁/₂) et Cs (7P₃/₂). Pour le niveau Cs (7P₁/₂) le potentiel vdW augment en fonction de la température, tandis que pour le niveau une légère décroissance est observée. Des expériences de spectroscopie de réflexion sélective sondant le niveau Cs (6P₁/₂), interagissant avec une surface de saphir chaude, ont aussi été réalisées, qui confirment pour ce niveau l'absence d'effet de température. Les prédictions théoriques sont raffinées par l'évaluation de la constante diélectrique du saphir en fonction de la température, à partir de données nouvelles d'émissivité fournies par le groupe CEMHTI à Orléans. Enfin, utilisant la fluorescence rétrodiffuse comme diagnostic pour la cellule chaude de Cs lorsque l'excitation était faite sur les niveaux Cs (6P ₁/₂) et Cs (7P ₁/₂), nous avons interprété de façon plus consistante que les propositions précédentes de la littérature, des structures sub-Doppler observées dans l'excitation de la fluorescence au voisinage de la fenêtreIn this thesis we describe measurements of selective reflection spectroscopy that highlight the thermal effects of the Casimir-Polder interaction between atom and surface. In the near field regime, this interaction is governed by a potential decreasing with the cube of the distance between the atom and the surface (van der Waals -vdW- regime of dipoledipole type) We are particularly interested in the excited levels of cesium, we are particularly interested in the excited levels of cesium Cs (7P₁/₂) and Cs (7P₃/₂), which have a dipole coupling to respectively Cs (6D) at 12,15 µm and ~15 µm interacting with a thermally emissive sapphire surface. Sapphire emitting modes are around 12,2 µm, and, thus, these Cs levels are sensitive to a resonant, or non-resonant, vdW interaction. We compare experimentally these levels. The most important result of this thesis is the experimental observation of the difference in behavior of the vdW potential as a function of the window temperature (150 - 800 °C), for the Cs (7P₁/₂) and Cs (7P₃/₂) levels. For the Cs (7P₁/₂) level the vdW potential increases as a function of temperature, while for the Cs (7P₃/₂) level a slight decrease is observed. Selective reflection spectroscopy experiments, probing the Cs (6P₁/₂) level interacting with a hot sapphire surface, were also carried out, which confirm for this level the absence of a temperature effect. The theoretical predictions are refined by the evaluation of the dielectric constant of sapphire as a function of temperature, from new emissivity data provided by the CEMHTI's group, in Orléans. Finally, we use backscattered fluorescence as a diagnosis for the Cs hot cell when exciting Cs (6P ₁/₂) and Cs (7P ₁/₂) levels. We have interpreted, in a manner more consistent than previous literature, sub-Doppler structures observed in the excitation of the fluorescence near the window
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Messina, Riccardo. "Casimir-Polder force between atom and surface : geometrical and dynamical effects." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066076.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, l'on discute des aspects de l'interaction de Casimir-Polder entre atome et surface. D'abord, on analyse la force latérale sur un atome en présence d'une corrugation sur la surface, en utilisant une méthode fondée sur la matrice de scattering, développée au premier ordre par rapport à l'amplitude de corrugation. On calcule numériquement le potentiel d'interaction au premier ordre pour une distance atome-surface et un profil de corrugation arbitraires: on discute l'effet de la géometrie du système et de la conductivité finie de la surface. Nous étudions les déviations du résultat exact de la Proximity Force Approximation et de la Pairwise Summation. La deuxième partie de la thèse est consacrée aux propriétés dynamiques. On analyse l'émission de radiation par un atome en mouvement au-dessus d'une surface corruguée. On déduit des propriétés générales de l'émission de photons par un objet en mouvement au dessus d'une surface corruguée, et on discute ensuite le cas d'un atome, en commentant l'observabilité de l'effet. Nous étudions ensuite l'évolution temporelle de la densité d'énergie électromagnétique pour un atome devant un plan parfaitement conducteur pendant l'évolution du système supposant qu’il soit décrit au début par un état non stationnaire. La méthode utilisée est la solution itérative des équations d'Heisenberg des opérateurs de champ. Nous discutons la causalité relativiste dans la propagation des champs, et analysons aussi l'interaction atome-atome devant une surface. Enfin, nous montrons des résultats concernant l'évolution de la force atome-miroir à partir d'un état partiellement habillé, en discutant aussi sa réalisabilité expérimentale.
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Gersberg, Paul. "Confinement and driving effects on continuous and discrete model interfaces." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0084.
Full textAbstract:
Cette thèse examine les propriétés de l’interface entre deux phases dans un système de phases séparées. Nous regardons comment les effets de taille finies modifient les propriétés statistiques de ces interfaces,en particulier comment la dépendance de l’énergie libre par rapport à la taille du système donne lieu à des interactions de Casimir critique à longue portée proche du point critique. Souvent, les interfaces sont décrites par des modèles simplifiés ou coarse-grained dont les seuls degrés de libertés ont les hauteurs de l’interface. Nous rappelons comment les propriétés statiques et dynamiques de ces interfaces sont retrouvées à partir de modèles microscopiques de spins et de la théorie statistique des champs. Nous étudions ensuite les effets de taille finie pour les interfaces continues comme le modèle Edwards-Wilkinson ou discrètes comme le modèle Solid-On-Solid,et discutons leur pertinence dans le cadre de l’effet Casimir critique. Dans la seconde partie de la thèse, nous examinons des modèles d’interfaces sous écoulement possédant des états stationnaires hors-équilibre. Nous développons ces équations dans le cadre du modèle C d’une interface,ayant un état stationnaire hors-équilibre lorsque soumis à un écoulement uniforme. L’état stationnaire hors-équilibre résultant exhibe des propriétés retrouvées dans les expériences sur des colloïdes sous cisaillement ,notamment la suppression des fluctuations de la hauteur de l’interface et une augmentation de la longueur de corrélation des fluctuations. Finalement,nous proposons un nouveau modèle pour des interfaces uni-dimensionnelles qui est une modification du modèle Solid-on-Solid contenant un terme supplémentaire d’entropie, dont la correspondance à des systèmes physiques reste à être trouvéeThis thesis examines the properties of the interface between two phases in phase separated systems. We are interested in how finite size effects modify the statistical properties of these interfaces, in particular how the dependence of the free energy on the system size gives rise to long range critical Casimir forces close to thecritical point. Often the interfaces in phase separated systems are described by simplified or coarsegrained models whose only degrees of freedom are the interface height. We review how the statics and dynamics of these interface models can be derived from microscopic spin models and statistical field theories. We then examine finite size effects for continuous interface models such as the Edwards Wilkinson model and discrete models such as the Solid-On-Solid model and discuss their relevance to the critical Casimir effect. In the second part of the thesis we examine models of driven interfaces which have nonequilibrium steady states. We develop a model C type model of an interface which shows a nonequlibrium steady state even with constant driving. The resulting nonequlibrium steady state shows properties seen in experiments on sheared colloidal systems, notably the suppression of height fluctuations but an increase in the fluctuations’correlation length. Finally we propose a new model for one dimensional interfaces which is a modification of the solid on-solid model and containing an extra entropic term ,whose correspondance with physical systems is yet to be found
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Priyadarshini, Thiyam. "A study of finite-size and non-perturbative effects on the van der Waals and the Casimir-Polder forces." Licentiate thesis, KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-186225.
Full textAbstract:
This licentiate thesis addresses two important aspects of the van der Waals and the Casimir-Polder ground-state and excited-state (resonance) interactions between two atoms or molecules. The first is the finite-size effect and the second is the non-perturbative effect. Going beyond the usual assumption of atoms and molecules as point particles and adopting a description of finite size, the divergence inherent in such interaction energies in the limit of zero separation distance between the two interacting atoms or molecules is removed. The attainment of finite interaction energy at such close separation distance facilitates the estimation of van der Waals force contribution to the binding energy of the molecules, and towards surfaces. This is particularly important for noble atoms. We investigate in detail for a pair of helium (He) atoms and krypton (Kr) atoms, and for a pair of methane (CH4) molecules considering its environmental importance. The application of finite size further leads to finite self energies of the atoms. The expression of the interaction energy, as is discussed in detail in this thesis, typically contains a logarithmic factor of the form ln(1-x). Formerly, in evaluating the interaction energies, this factor is customarily series-expanded and truncated in the leading order with certain assumptions. This thesis explores the effect of using the full expression, which we refer to as the non-perturbative (or, the non-expanded) theory, analytically wherever possible as well as numerically. The combined application of the finite-size theory and the non-perturbative theory results in as much as 100% correction in the self energy of atoms in vacuum. This may give rise to significant physical consequences, for example, in the permeabilities of atoms across dielectric membranes. The non-perturbative theory, in addition, exhibits interesting behaviour in the retarded resonance interaction.QC 20160509
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Pujolàs, Boix Oriol. "Quantum effects in brane world scenarios: moduli stabilization and the hierarchy problem." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2003. http://hdl.handle.net/10803/3354.
Full textAbstract:
El problema de la jerarquía se puede resolver en ciertos modelos de branas debido aque, en estos modelos, la separación entre la escala electrodébil y la de Planck
depende del tamaño de las dimensiones extra. Éste viene caracterizado por un
modo escalar de la métrica conocido como el radión, de forma que una solución
completa al problema de la jerarquía requiere algun mecanismo de estabilización
que fije su valor y explique por qué no se observan las interacciones escalares
transmitidas por el radión.
En esta tesis se estudia la posibilidad de que la energía de Casimir estabilice
el radión (proporcionandole una masa suficientement grande) y generen la
jerarquía de forma natural. Se argumenta que en modelos donde la geometría no
es factorizable, los efectos cuánticos proporcionan un mecanismo de
estabilización capaz de generar y estabilizar la jerarquía. En conctreto, se
discuten los efectos cuánticos en tres familias de modelos.
El primer ejemplo consiste en un modelo tensor--escalar en cinco dimensiones en
que el factor de 'warp' crece como una potencia de la distancia. La presencia de
una simetría de 'scaling' anómala permite estabilizar las posiciones de las branas
y generar la jerarquía de forma natural incluso para potencias pequeñas. No
obstante, las masas de los módulos es suficientemente grande cuando la potencia
del factor de warp es de orden 10 o mayor.
La segunda clase de modelos consiste en un espacio de más de 5 dimensiones donde el
espacio interno y las direcciones no compactas tienen un factor de warp
exponencial. En este modelo, la jerarquía se genera mediante una combinación de
los efectos de redshift y de volumen grande. Se encuentra que los efectos
cuánticos estabilizan las posiciones de las dos branas y generan la gerarquía de
forma natural si el espacio interno es plano.
En el tercer tipo de modelos, el espacio interno no tiene factor de warp y la
jerarqía se genera mediante el efecto de redshift. Al igual que en el modelo de
Randall Sundrum, la fuerza de Casimir debida a un campo de gauge en el bulk puede
estabilizar la jerarquía de forma natural.
Se concluye que en los modelos de branas con geometría no factorizable, los efectos
cuánticos son capaces de estabilizar la jerarquía naturalmente de forma relativamente
genérica.
Certain brane world scenarios can solve the hierarhy problem exploiting the fact that,
in these models, the separation between the electroweak and the Planck scales
--'the hierarchy'-- depends on the size of the extra dimensions. This size is
parmetrized by a scalar mode of the higher dimensional metric called 'the radion'.
Hence, a complete solution to the hierarchy problem requires a stabilization mechanism
that naturally fixes the radion at an appropriate value and explains why the interactions
mediated by such a scalar are not observed.
In this thesis, we consider the possibility that the Casinir energy is responsible for
stabilizing the radion and generating a large hierarchy in a natural way. We argue that,
in scenarios where the geometry is not factorizable, the quantum effects indeed can provide
a stabilization mechanism that generates naturally a large hierarchy. Specifically, we
discuss three classes of models.
The first example consists in a five dimensional scalar--tensor model bounded by two
parallel branes, where the warp factor grows like a power of the distance. The presence
of an anomalous scaling symmetry in the model allows to stabilize the moduli, which
correspond to the brane locations. A large hierarchy can be obtained even for low values
of the power. However, the generated masses for the moduli are large enough if the power
of the warp factor is of order 10 or bigger.
The second class of models consists in a space of more than five dimensions where the
additional internal space and the noncompact directions share an exponential warp factor.
In these models, the hierarchy is generated by a combination of the redshift effect and
the large volume effect. We find that the Casimir energy stabilizes the brane positions and
generate a large hierarchy if the internal space is flat.
In the third example, the internal space does not have a warp factor and the hierarhy is
generated by the redshift effect. As is the Randall Sundrum model, the Casimir force due
to a bulk gauge field can generate and stabilize a large hierarchy in a natural fashion.
We conclude that relatively generically, the quantum effects can naturally stabilize a
large hierarchy in models with a non factorizable geometry.
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Lang, Andrew. "The casimir effect /." free to MU campus, to others for purchase, 1998. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p9904856.
Full text
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Holmes, Christopher David. "Acoustic Casimir effect." Monterey, California. Naval Postgraduate School, 1997. http://hdl.handle.net/10945/7844.
Full textAbstract:
In 1948, Hendrick Brugt Gerhard Casimir predicted that two closely spaced uncharged conducting plates in vacuum would be mutually attracted. This attractive force is an indirect manifestation of the quantum electromagnetic zero point field (ZPF). When the indirect manifestations of the ZPF are interpreted as due to radiation pressure, acoustic noise can provide an excellent analog to investigate the Casimir effect as well as other effects due to the ZPF. Force measurements between two parallel plates are performed in an acoustic chamber with a broadband noise spectrum within a 5-15 kHz band and an intensity of 133 dB (re 20 %Pa). When the results are compared with the appropriate theory, very good agreement is obtained. Applications of the acoustic Casimir effect to noise transduction can provide new means to measure background noise. Because attractive or repulsive forces can be obtained by adjusting the noise spectrum or the plate geometry, a non-resonant method of acoustic levitation is also suggested
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Jacobs, David M. "Casimir Localization." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1396608069.
Full text
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Haakh, Harald Richard. "Cavity QED with superconductors and its application to the Casimir effect." Master's thesis, Universität Potsdam, 2009. http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2009/3256/.
Full textAbstract:
Diese Diplomarbeit untersucht den Casimir-Effekt zwischen normal- und supraleitenden Platten über einen weiten Temperaturbereich, sowie die Casimir-Polder-Wechselwirkung zwischen einem Atom und einer solchen Oberfläche. Hierzu wurden vorwiegend numerische und asymptotische Rechnungen durchgeführt. Die optischen Eigenschaften der Oberflächen werden dann aus dielektrischen Funktionen oder optischen Leitfähigkeiten erhalten.
Wichtige Modellen werden vorgestellt und insbesondere im Hinblick auf ihre analytischen und kausalen Eigenschaften untersucht.
Es wird vorgestellt, wie sich die Casimir-Energie zwischen zwei normalleitenden Platten berechnen lässt. Frühere Arbeiten über den in allen metallischen Kavitäten vorhandenen Beitrag von Oberflächenplasmonen zur Casimir-Wechselwirkung wurden zum ersten mal auf endliche Temperaturen erweitert. Für Supraleiter wird eine analytische Fortsetzung der BCS-Leitfähigkeiten zu rein imaginären Frequenzen, sowohl innerhalb wie außerhalb des schmutzigen Grenzfalles verschwindender mittlerer freier Weglänge vorgestellt. Es wird gezeigt, dass die aus dieser neuen Beschreibung erhaltene freie Casimir-Energie in bestimmten Bereichen der Materialparameter hervorragend mit der im Rahmen des Zwei-Fluid-Modells für den Supraleiter berechneten übereinstimmt. Die Casimir-Entropie einer supraleitenden Kavität erfüllt den Nernstschen Wärmesatz und weist einen charakteristischen Sprung beim Erreichen des supraleitenden Phasenübergangs auf. Diese Effekte treten ebenfalls in der magnetischen Casimir-Polder-Wechselwirkung eines Atoms mit einer supraleitenden Oberfläche auf.
Es wird ferner gezeigt, dass die magnetische Dipol-Wechselwirkung eines Atomes mit einem Metall sehr stark von den dissipativen Eigenschaften und insbesondere von den Oberflächenströmen abhängt. Dies führt zu einer starken Unterdrückung der magnetischen Casimir-Polder-Energie bei endlichen Temperaturen und Abständen oberhalb der thermischen Wellenlänge. Die Casimir-Polder-Entropie verletzt in einigen Modellen den Nernstschen Wärmesatz.Ähnliche Effekte werden für den Casimir-Effekt zwischen Platten kontrovers diskutiert. In den entsprechenden elektrischen Dipol-Wechselwirkungen tritt keiner dieser Effekte auf.
Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, das bekannte Plasma-Modells als Grenzfall eines Supraleiters bei niedrigen Temperaturen (bekannt als London-Theorie) zu betrachten, statt als Beschreibung eines normales Metalles.
Supraleiter bieten die Möglichkeit, die Dissipation der Oberflächenströme in hohem Maße zu steuern. Dies könnte einen experimentellen Zugang zu den optischen Eigenschaften von Metallen bei niedrigen Frequenzen erlauben, die eng mit dem thermischen Casimir-Effekt verknüpft sind. Anders als in entsprechenden Mikrowellen-Experimenten sind hierbei die Energien und Impulse unabhängige Größen. Die Messung der Oberflächenwechselwirkung zwischen Atomen und Supraleitern ist mit den heute verfügbaren Atomfallen auf Mikrochips möglich und der magnetische Anteil der Wechselwirkung sollte spektroskopischen Techniken zugänglich seinThis thesis investigates the Casimir effect between plates made of normal and superconducting metals over a broad range of temperatures, as well as the Casimir-Polder interaction of an atom to such a surface. Numerical and asymptotical calculations have been the main tools in order to do so. The optical properties of the surfaces are described by dielectric functions or optical conductivities, which are reviewed for common models and have been analyzed with special weight on distributional properties and causality. The calculation of the Casimir energy between two normally conducting plates (cavity) is reviewed and previous work on the contribution to the Casimir energy due to the surface plasmons, present in all metallic cavities, has been generalized to finite temperatures for the first time. In the field of superconductivity, a new analytical continuation of the BCS conductivity to to purely imaginary frequencies has been obtained both inside and outside the extremely dirty limit of vanishing mean free path. The Casimir free energy calculated from this description was shown to coincide well with the values obtained from the two fluid model of superconductivity in certain regimes of the material parameters. The Casimir entropy in a superconducting cavity fulfills the third law of thermodynamics and features a characteristic discontinuity at the phase transition temperature. These effects were equally encountered in the Casimir-Polder interaction of an atom with a superconducting wall. The magnetic dipole coupling of an atom to a metal was shown to be highly sensible to dissipation and especially to the surface currents. This leads to a strong quenching of the magnetic Casimir-Polder energy at finite temperature. Violations of the third law of thermodynamics are encountered in special models, similar to phenomena in the Casimir-effect between two plates, that are debated controversely. None of these effects occurs in the analog electric dipole interaction. The results of this work suggest to reestablish the well-known plasma model as the low temperature limit of a superconductor as in London theory rather than use it for the description of normal metals. Superconductors offer the opportunity to control the dissipation of surface currents to a great extent. This could be used to access experimentally the low frequency optical response of metals, which is strongly connected to the thermal Casimir-effect. Here, differently from corresponding microwave experiments, energy and momentum are independent quantities. A measurement of the total Casimir-Polder interaction of atoms with superconductors seems to be in reach in today’s microchip-based atom-traps and the contribution due to magnetic coupling might be accessed by spectroscopic techniques
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Obadia, Nathaniel. "Le modèle de Davies-Fulling et ses généralisations : un modèle pour la radiation de Hawking." Tours, 2003. http://www.theses.fr/2003TOUR4002.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous reprenons, puis développons, le modèle de Davies-Fulling qui présente de nombreuses analogies avec la radiation engendrée par un Trou Noir. Ce modèle consiste en l'étude de la radiation émise par un miroir se déplaçant dans l'espace-temps de Minkowski. Lorsque la trajectoire est non-inertielle, le miroir engendre un flux d'énergie dont les propriétés sont des fonctionnelles de sa trajectoire. Dans le but de retrouver les problèmes présents dans l'étude de la radiation de Hawking, nous nous sommes interessés principalement au cas des miroirs uniformément accélérés, qui possèdent un horizon causal. Afin de résoudre les problèmes pour la radiation engendrée par de tels miroirs, nous avons introduit un nouveau modèle, qui dérive cette fois d'une action. Un choix précis et motivé du Lagrangien nous a permis d'y parvenir. De plus, grâce à deux méthodes complémentaires, nous avons explicité les corrélations quantiques présentes dans le flux émis.
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Büscher, Rauno. "Casimir forces and geometry." [S.l.] : [s.n.], 2005. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=976592533.
Full text
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Rypestøl, Marianne. "Casimir effect in Randall-Sundrummodels." Thesis, Norwegian University of Science and Technology, Department of Physics, 2009. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-6353.
Full text
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Fialkovskiy, Ignat. "Efeito Casimir e as propriedades óticas do grapheno." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-11032013-151501/.
Full textAbstract:
Este trabalho é dedicado à investigação de diferentes aspectos da física de monocamadas de grafeno suspenso e epitaxial. A descrição do grafeno é baseada no modelo quase-relativístico de Dirac. Isso permite a aplicação dos métodos da Teoria Quântica de Campos (TQC) na investigação dos efeitos de interação entre o grafeno e o campo eletromagnético (EM). Usando o formalismo de integral de trajetória, nós formulamos uma teoria efetiva do campo EM na presença de monocamadas de grafeno. Esta teoria é governada pelo operador de polarização das quase-partículas de Dirac. Dois fenômenos importantes são investigados: as propriedades óticas do grafeno (o efeito Faraday em particular) e a interação de Casimir entre uma camada de grafeno e um metal paralelo. Em primeiro lugar, estudamos a propagação de ondas eletromagnéticas na presença de camadas de grafeno. A dinâmica de ondas é governada pelas equações modificadas de Maxwell obtidas a partir da teoria efetiva para o campo EM. Nós calculamos os coeficientes de reflexão e transmissão de luz polarizada linearmente e investigamos detalhadamente o efeito quântico de Faraday no campo magnético externo. Em particular, mostramos que as previsões do modelo de Dirac estão em boa concordância com os recentes resultados experimentais sobre a transmissão de luz e rotação de Faraday gigante em regime de ressonância cíclotron. Novos regimes também são previstos. Em segundo lugar, investigamos a interação de Casimir entre filmes suspensos de grafeno com um condutor ideal. O efeito é investigado tanto no caso ideal (temperatura nula, amostras ideais) quanto para configurações mais realistas (temperatura não nula e a presença de potencial químico). No caso de temperatura nula, a força de Casimir entre grafeno e condutor ideal é aproximadamente 2.6% da força entre dois condutores ideais. Ao mesmo tempo, no limite de temperatura elevada, o efeito mostra-se ser muito forte cerca de 50% de efeito entre metais ideais.This research is devoted to investigation of several aspects of the physics of suspended and epitaxial graphene monolayers. The description of graphene is based on the quasi--relativistic Dirac model which permits application of the methods of the Quantum Field Theory to investigation of the interaction of graphene with electromagnetic field. Basing on the path integral formalism we formulate the effective theory for EM field in presence of graphene monolayers which is governed by the polarization operator of the Dirac quasi-particles in graphene. The two main phenomena in the interaction of graphene with electromagnetic field are studied: the optical properties of graphene (the Faraday rotation in particular), and Casimir interaction between graphene samples and parallel metal. First, we study the propagation of electromagnetic waves in presence of suspended and epitaxial graphene layers. Their dynamics is governed by the modified Maxwell equations obtained from the effective theory for EM field. We calculate the reflection and transmission coefficient for linearly polarized light and investigate in detail the quantum Faraday effect in external magnetic field. In particular it is showed that the prediction of the Dirac model are in good agreement with recent experimental results on transmission and giant Faraday rotation in cyclotron resonance. New regimes are also predicted Secondly, we investigate Casimir interaction between suspended graphene films with ideal conductor. The effect is investigated both in the idealistic case (zero temperature, ideal samples) and for realistic configurations (non zero temperature and/or presence of impurities and chemical potential). For zero temperature the Casimir force between graphene and a conductor is about 2.7% of that between two ideal conductors. At the same time in the high temperature limit the effect is showed to be greatly enhanced being about 50% of that between ideal metals.
15
Le, Cunuder Anne. "Étude expérimentale des forces de Casimir." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN007/document.
Full textAbstract:
L'étude des fluctuations dans les milieux confinés constitue un domaine de recherche très récent, que ce soit du point de vue théorique ou expérimental. Afin d'analyser le rôle du confinement sur les propriétés des fluctuations de densité dans un mélange binaire, nous avons développé un système de mesure d'une grande sensibilité, où l'intensité des fluctuations et leur longueur de corrélation peuvent être amplifiées. L'idée consiste à travailler proche du point critique d'une transition de phase de démixion d'un mélange binaire. En effet, la longueur de corrélation augmente exponentiellement lorsqu'on s'approche de la température Tc du point critique de démixion.Nous avons développé un montage permettant de confiner le mélange entre un échantillon plan et une sphère colloïdale attachée à l'extrémité d'un levier de Microscope à Force Atomique (AFM). D'après les prédictions de Fisher et De Gennes, un effet intéressant émerge lorsque la longueur de corrélation est comparable avec la taille du confinement: les deux surfaces vont soit s'attirer, soit se repousser suivant les préférences d'adsorption des composants du mélange pour chacune des surfaces. On nomme cet effet l'effet Casimir critique, en référence à la force de Casimir électrodynamique qui résulte du confinement des fluctuations quantiques du champ électromagnétique.Durant cette thèse, nous avons mesuré la force de Casimir électrodynamique avec le système de mesure que nous avons développé, d'abord dans une atmosphère d'azote puis dans l'éthanol. Ces mesures prouvent que notre appareil de mesure est assez sensible pour mesurer des forces très faibles de l'ordre de la dizaine de pN. Les forces mesurées sont comparées à la théorie de Lifshitz, où les effets de conductivité finie des surfaces sont considéréesThe study of density fluctuations inside confined liquid systems has received the attention of recent theoretical and experimental papers. In order to analyze the role of confinement on the statistical properties of fluctuations, we developed a highly sensitive system where the intensity of fluctuations, as well as their spatial correlation length can be simply tuned. The idea will be to enhance the role of fluctuations working close to the critical temperature Tc of a second order phase transition in a binary mixture. Indeed, the correlation length dramatically increases when one approaches the critical demixion point.The confinement is obtained by using a sphere-plane geometry with a colloidal particle attached to the cantilever of an Atomic Force Microscope (AFM). When the correlation length is comparable with the distance of confinement, Fisher and De Gennes predicted the existence of an interesting effect: the two surfaces will be submitted to either an attracting or a repelling force, depending on boundary conditions. This effect is called the critical Casimir force in reference to the quantum Casimir force resulting from the confinement of quantum fluctuations of the electromagnetic field.During this thesis, we measured the quantum Casimir force between the sphere and the plate, first in a nitrogen atmosphere and then in ethanol, showing that the developed instrument is sufficiently sensible to measure very weak force, of the same order of magnitude or even weaker than the critical Casimir force. Measurements are compared to Lifshitz theory, taking into account the finite conductivity of surfaces
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Hassan, Arkan Mahmood. "Dynamical Casimir Effect Using Two Photon Absorber." Miami University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=miami1533948476369766.
Full text
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Cho, Sung Nae. "Casimir Force in Non-Planar Geometric Configurations." Diss., Virginia Tech, 2004. http://hdl.handle.net/10919/11156.
Full textAbstract:
The Casimir force for charge-neutral, perfect conductors of non-planar geometric configurations have been investigated. The configurations were: (1) the plate-hemisphere, (2) the hemisphere-hemisphere and (3) the spherical shell. The resulting Casimir forces for these physical arrangements have been found to be attractive. The repulsive Casimir force found by Boyer for a spherical shell is a special case requiring stringent material property of the sphere, as well as the specific boundary conditions for the wave modes inside and outside of the sphere. The necessary criteria in detecting Boyer's repulsive Casimir force for a sphere are discussed at the end of this thesis.Ph. D.
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Mackrory, Jonathan. "The Worldline Method for Electromagnetic Casimir Energies." Thesis, University of Oregon, 2017. http://hdl.handle.net/1794/22664.
Full textAbstract:
The Casimir effect refers to the primarily attractive force between material bodies due to quantum fluctuations in the electromagnetic field. The Casimir effect is difficult to calculate in general, since it is sensitive to the exact shapes of the bodies and involves contributions from all frequencies. As a result, calculating the Casimir effect between general bodies usually requires a numerical approach. The worldline method computes Casimir energies by creating an ensemble of space-time paths corresponding to a virtual particle interacting with the bodies. This method was originally developed for a scalar fields coupled to an idealized background potential, rather than the vector electromagnetic field interacting with media.
This thesis presents work on extending the worldline method to account for the material properties of the interacting bodies, and the polarizations of electromagnetism. This thesis starts by covering background material on path integrals, and quantizing the electromagnetic field in media. The electromagnetic field is decomposed in terms of two scalar fields for planar bodies, where these scalar fields correspond to the transverse-electric and transverse-magnetic polarizations of the electromagnetic field. The worldline path integrals are developed for both polarizations, and solved analytically. Next, numerical methods are developed and tested in the context of planar bodies. The starting positions, and scale of the paths, and shape of the paths are sampled via Monte Carlo methods. The transverse-magnetic path integral also requires specialized methods for estimating derivatives, and path construction. The analytical and numerical results for both worldline path integrals are in agreement with known solutions. Finally, specialized methods are developed for computing derivatives of the worldline Casimir-energy path integrals,
allowing for efficient numerical computations of Casimir forces and torques.
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van, Caspel Moos. "The topological Casimir effect on a torus." Thesis, University of British Columbia, 2013. http://hdl.handle.net/2429/44948.
Full textAbstract:
The conventional Casimir effect manifests itself as a quantum mechanical force between two plates, that arises from the quantization of the electromagnetic field in the enclosed vacuum. In this thesis the existence is discussed of an extra, topological term in the Casimir energy at finite temperatures. This topological Casimir effect emerges due to the nontrivial topological features of the gauge theory: the extra energy is the result of tunneling transitions between states that are physically the same but topologically distinct. It becomes apparent when examining, for instance, periodic boundary conditions. I explicitly calculate the new term for the simplest example of such a system, a Euclidean 4-torus. By dimensional reduction, this system is closely related to two dimensional electromagnetism on a torus, which is well understood. It turns out that the topological term is extremely small compared to the conventional Casimir energy, but that the effect is very sensitive to an external magnetic field. The external field plays the role of a topological theta parameter, analogous to the theta vacuum in Yang-Mills theory. The topological Casimir pressure and the induced magnetic field show a distinctive oscillation as a function of the external field strength, something that can hopefully be observed experimentally.
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McCutcheon, Robert A. "Hybrid Optomechanics and the Dynamical Casimir Effect." Miami University / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=miami1501191323617929.
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Borjan, Zoran. "Application of local functional theory to surface critical phenomena." Thesis, University of Bristol, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.302201.
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Hertlein, Johann Christopher. "Messung kritischer Casimir-Kräfte mit TIRM." [S.l. : s.n.], 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-37124.
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Azari, Arash. "Casimir effect in presence of dielectric and metallic materials." Thesis, University of Sheffield, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.531132.
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Klatt, Juliane [Verfasser], and Stefan Yoshi [Akademischer Betreuer] Buhmann. "The Casimir-Polder effect and quantum friction across timescales." Freiburg : Universität, 2017. http://d-nb.info/115468184X/34.
Full text
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Obousy, Richard K. Cleaver Gerald B. "Investigation into compactifed dimensions Casimir energies and phenomenological aspects /." Waco, Tex. : Baylor University, 2008. http://hdl.handle.net/2104/5261.
Full text
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Мороз, Ю. В. "Вперше виміряна сила відштовхування в ефекті Казимира-Ліфшиця." Thesis, Сумський державний університет, 2013. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/41113.
Full textAbstract:
Квантова механіка пророкує, що на відстанях порядку нанометра
між тілами повинна спостерігатися сила тяжіння, яка за своїми
параметрами відмінна від сили всесвітнього тяжіння Ньютона. Таке
явище називають ефектом Казимира. Крім того при певних умовах
тяжіння тіл може змінитися на їх відштовхування. В такому випадку
говорять про об'єднаний ефект Казимира-Лифшиця.
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Ghadirian, Bahman. "A new regularization procedure for calculating the Casimir energy." View thesis, 2008. http://handle.uws.edu.au:8081/1959.7/24942.
Full textAbstract:
Thesis (Ph.D.)--University of Western Sydney, 2008.A thesis submitted to the University of Western Sydney, College of Health and Science, School of Biomedical and Health Sciences in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. Includes bibliographical references.
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Chiu, Hsiang-Chih. "Demostration of non-additivity ans asymmetry in the lateral Casimir force." Diss., UC access only, 2009. http://proquest.umi.com/pqdweb?index=41&did=1905738741&SrchMode=1&sid=2&Fmt=7&retrieveGroup=0&VType=PQD&VInst=PROD&RQT=309&VName=PQD&TS=1270142776&clientId=48051.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of California, Riverside, 2009.Includes abstract. Includes bibliographical references (leaves 146-154). Issued in print and online. Available via ProQuest Digital Dissertations.
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Woolf, David Nathaniel. "Near-Field Optical Forces: Photonics, Plasmonics and the Casimir Effect." Thesis, Harvard University, 2013. http://dissertations.umi.com/gsas.harvard:10812.
Full textAbstract:
The coupling of macroscopic objects via the optical near-field can generate strong attractive and repulsive forces. Here, I explore the static and dynamic optomechanical interactions that take place in a geometry consisting of a silicon nanomembrane patterned with a square-lattice photonic crystal suspended above a silicon-on-insulator substrate. This geometry supports a hybridized optical mode formed by the coupling of eigenmodes of the membrane and the silicon substrate layer. This system is capable of generating nanometer-scale deflections at low optical powers for membrane-substrate gaps of less than 200 nm due to the presence of an optical cavity created by the photonic crystal that enhances both the optical force and a force that arises from photo-thermal-mechanical properties of the system. Feedback between Brownian motion of the membrane and the optical and photo-thermal forces lead to dynamic interactions that perturb the mechanical frequency and linewidth in a process known as ``back-action.'' The static and dynamic properties of this system are responsible for optical bistability, mechanical cooling and regenerative oscillations under different initial conditions. Furthermore, solid objects separated by a small distance experience the Casimir force, which results from quantum fluctuations of the electromagnetic field (i.e. virtual photons).The Casimir force supplies a strong nonlinear perturbation to membrane motion when the membrane-substrate separation is less than 150 nm. Taken together, the unique properties of this system makes it an intriguing candidate for transduction, accelerometry, and sensing applications.Engineering and Applied Sciences
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Scardicchio, Antonello. "An optical approximation to the Casimir effect and related topics." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2006. http://hdl.handle.net/1721.1/36811.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Physics, 2006.Includes bibliographical references (leaves 181-188).
In this thesis, I have studied the dependence of the Casimir force between neutral conductors on their shapes. After reducing the problem to that of finding the density of states of' an appropriate hamiltonian I studied it by using semiclassical methods. Some exemplary geometries of interest for the experiments are studied in detail.
by Antonello Scardicchio.
Ph.D.
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Colombaro, Ivano. "Dynamical Casimir effect and the structure of vacuum in quantum field theory." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/10382/.
Full textAbstract:
Some of the most interesting phenomena that arise from the developments of the modern physics are surely vacuum fluctuations. They appear in different branches of physics, such as Quantum Field Theory, Cosmology, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and also in Mathematical Physics.
One of the most important of these vacuum fluctuations, sometimes called "zero-point energy", as well as one of the easiest quantum effect to detect, is the so-called Casimir effect.
The purposes of this thesis are:
- To propose a simple retarded approach for dynamical Casimir effect, thus a description of this vacuum effect when we have moving boundaries.
- To describe the behaviour of the force acting on a boundary, due to its self-interaction with the vacuum.
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Pelisson, Sophie. "Etude d'états atomiques à proximité d'une surface massive : application à l'expérience FORCA-G." Observatoire de Paris (1667-....), 2012. https://theses.hal.science/tel-00788325.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente la modélisation théorique de l'expérience FORCA-G (FORce de CAsimir et Gravitation à courte distance) actuellement en cours de développement à l'Observatoire de Paris. L'objet de cette expérience est la mesure des interactions à courte portée entre un atome et une surface massive. Les interactions recherchées sont du type électrodynamique quantique (effet Casimir-Polder) et gravitationnelle. Le travail présenté ici a consisté à calculer les états des atomes dans le contexte de l'expérience afin de prévoir les signaux et les performances de l'expérience. Ceci a permis l'optimisation du schéma expérimental pour la mesure à la fois de l'effet Casimir-Polder à une précision non encore atteinte ainsi que pour la recherche de déviations de la loi de Newton prédites pour les théories d'unificationThis thesis presents the theoretical modeling of the experiment FORCA-G (FORce de CAsimir et Gravitation à courte distance) currently in progress at Paris Observatory. The purpose of this experiment is to measure short-range interactions between an atom and a massive surface. This interaction are of two kind : quantum electrodynamical (Casimir-Polder effect) and gravitationnal. The work presented here was to calculate atomic states in the context of the experiment such that we can predict results and performances of the experiment. This has allowed to optimize the experimental scheme both for the high-precision measurement of the Casimir-Polder effect and for the search of deviation from Newton's law of gravity predicted by unification theories
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Sin, Ronia Kévin. "Casimir and dynamical interactions in membranes and model systems." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077254.
Full textAbstract:
Lipid membranes are really complex media that undergo thermal activated fluctu-ations that give rise to Casimir-like interactions between objects embedded in it. In this thesis we focus on theses Casimir like interactions and on the interactions between objects embedded in elastic media. In the first part , the Casimir-like interaction between two parallel rods of length L adsorbed on a fluid membrane is calculated analytically at short separations d< L. The rods are modeled as constraints imposed on the membrane curvature along a straight line. This allows us to define four types of rods, according to whether the membrane can twist along the rod and/or curve across it. For stiff constraints, all the interaction energies between the different types of rods are attractive and proportional to L/d. Two of the four types of rods are then equivalent, which yields six universal Casimir amplitudes. Repulsion can occur between different rods for soft constraints. Numerical results obtained for all ranges of d/L show that the attraction potential reaches kBT for d/L 0. 2. At separations smaller Than dc≃L(L//p)1/3, where lp is the rod persistence length, two rods with fixed ends will bend toward each other and finally corne into contact because of the Casimir interaction. In a second time we adress the problem of calculating Casimir interactions be¬tween arbitrary bodies by discretizing their boundaries into pointlike constraints viewed as pointlike inclusions. We study how universality emerge from this dis-cretization. Introducing an ad hoc cutoff and a regularization for the field's corre-lation function, we find that universality arises when i) the separation S between the pointlike inclusions is less than the cutoff A-1, and ii) the bodies are much larger than the cutoff. A sharp transition from discrete to continuous boundaries occurs at S = ir/A in the "thermodynamic limit" for rods at large separation. We illustrate our findings in two dimensions with rodlike bodies and more complex bodies shaped as moons. Finally in a one-dimensional elastic medium with finite correlation length and purely relaxational dynamics, we calculate the time dependence of the elastic force F(t) exchanged between two active inclusions that trigger an elastic deformation at t = 0. We consider (i) linear inclusions coupled to the field with a finite force, and (ii) non-linear inclusions imposing a finite deformation. In the non-linear case, the force exhibits a transient maximum much larger than the equilibrium force, diverging as rs-, L2 at separation L shorter than the field's correlation length. Both the mean-field and the Casimir component of the interaction are calculated. We also discuss the typical appearance time and equilibration time of the force, comparing the linear and the non-linear cases. The existence of a high transient force in the non-linear case should be a generic feature of elastically mediated interactionsLes membranes lipidiques sont des milieux complexes qui sont soumis à des fluc-tuations thermiques donnant naissance à des interactions du type Casimir quand des objets y sont inclus. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux interactions du type Casimir et aux interactions élastiques qui apparaissent entre objets inclus dans un milieu élastique. Dans la première partie, nous nous intéressons à deux bâtons parallèles de longueur L adsorbés sur une membrane fluide et calculons analytiquement l'interaction du type Casimir pour de faibles distances d< L. Les deux bâtons sont modélisés comme des contraintes, le long d'une ligne droite, imposées à la membrane et en particulier à sa courbure. Ceci nous permet de définir quatre type de bâton, selon que la membrane peut se tordre ou non le long ou/et perpendiculairement aux bâtons. Pour des contraintes rigides, toutes les énergies d'interactions sont attractives et proportionnelles à L/d. Deux des quatre type de bâtons définis sont équivalents ce qui conduit à six amplitudes différentes mais universelles pour les interactions de Casimir. Des conditions de répulsions peuvent être réunies pour des bâtons différents avec des contraintes molles. Des résultats numériques obtenus pour une large gamme de ratio d/L montrent que le potentiel attractif peut atteindre kBT pour d/L≃0. 2. Enfin pour des distances plus petites que dc≃ L(L//p)1/3, où lp est la longueur de persistance, deux bâtons aux extrémités fixées se courberont jusqu'à entrer en contact du fait de l'interaction de Casimir. Dans un second temps nous considérons le problème du calcul de l'interaction de Casimir pour des objets de forme arbitraire en discrétisant les contours avec des contraintes ponctuelles vue comme des inclusions ponctuelles. Nous étudions comment l'universalité émerge de cette discrétisation. Ayant introduit un cutoff et une régularisation pour le calcul de la fonction de corrélation du champ de la membrane, nous trouvons que l'universalité apparaît si (i) la distance entre les inclusions ponctuelles est inférieure au cutoff A-1 et (ii) si les objets considérés sont bien plus grands que le cutoff. Une transition brutale du régime de condition de bord discret au régime continu intervient pour δ =π/Λ dans la limite thermodynamique pour des bâtons à grande distance. Nous illustrons ces propriétés à deux dimensions pour des objets du type bâton et des objets de forme plus complexe comme des lunes. Enfin, dans un milieu élastique unidimentionnel avec une longueur de corrélation finie, ie loin des conditions critiques, et dont la dynamique suit uniquement une dynamique de relaxation, nous calculons la dépendance temporelle de la force élastique F(t) échangée par deux inclusions actives qui imposent une déformation élastique au milieu. Cette déformation est déclenchée à l'instant t = 0 par les inclusions. Nous considérons (i) des inclusions linéaires qui couplent les champs à une force finie puis (ii) des inclusions non linéaires qui impose une déformation finie au milieu. Dans le cas non linéaire, la force présente un maximum transitoire, bien plus élevé que la force à l'équilibre, et qui diverge comme ~ L2 pour des distance L inférieures à la longueur de corrélation du champs considéré. Nous calculons à la fois l'interaction de champs moyen et l'interaction de Casimir. Nous discutons également les temps caractéristiques d'établissement et de mise à l'équilibre des forces en comparant le cas linéaire et le cas non linéaire. Il est important de noter que l'existence d'un maximum transitoire dans l'établissement de la force non linéaire semble être une caractéristique des interactions élastiques médiées
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Simpson, William M. R. "Surprises in theoretical Casimir physics : quantum forces in inhomogeneous media." Thesis, University of St Andrews, 2014. http://hdl.handle.net/10023/6338.
Full textAbstract:
This thesis considers the problem of determining Casimir-Lifshitz forces in inhomogeneous media. The ground-state energy of the electromagnetic field in a piston-geometry is discussed. When the cavity is empty, the Casimir pressure on the piston is finite and independent of the small-scale physics of the media that compose the mirrors. However, it is demonstrated that, when the cavity is filled with an inhomogeneous dielectric medium, the Casimir energy is cut-off dependent. The local behavior of the stress tensor commonly used in calculations of Casimir forces is also determined. It is shown that the usual expression for the stress tensor is not finite anywhere within such a medium, whatever the temporal dispersion or index profile, and that this divergence is unlikely to be removed by modifying the regularisation. These findings suggest that the value of the Casimir pressure may be inextricably dependent on the detailed behavior of the mirror and the medium at large wave vectors. This thesis also examines two exceptions to this rule: first, the case of an idealised metamaterial is considered which, when introduced into a cavity, reduces the magnitude of the Casimir force. It is shown that, although the medium is inhomogeneous, it does not contribute additional scattering events but simply modifies the effective length of the cavity, so the predicted force is finite and can be stated exactly. Secondly, a geometric argument is presented for determining a Casimir stress in a spherical mirror filled with the inhomogeneous medium of Maxwell's fish-eye. This solution questions the idea that the Casimir force of a spherical mirror is repulsive, but prompts additional questions concerning regularisation and the role of non-local effects in determining Casimir forces.
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Maia, Clóvis Achy Soares [UNESP]. "Fluxos e densidades de energia negativa em teoria quântica de campos." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2005. http://hdl.handle.net/11449/91855.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2005-03Bitstream added on 2014-06-13T20:33:11Z : No. of bitstreams: 1
maia_cas_me_ift.pdf: 968895 bytes, checksum: 0a94d217b227cfdce0aee0d507acf35f (MD5)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Sabe-se já há algum tempo que a Teoria Quântica de Campos permite violações das Condições Clássicas de Energia na forma de densidades e fluxos de energia negativa. Um exemplo contundente é o efeito Casimir, onde o estado de vácuo do campo eletromagnético entre duas placas metálicas possui densidade de energia negativa. Porém, se as leis da física não colocassem restrições sobre tais violações das Condições de Energia, aparentemente seria possível usar energias negativas para, por exemplo, produzir violações macroscópicas da segunda lei da termodinâmica, da conjectura de cosmic censorship, além de se proporcionar a criação de wormholes e possíveis máquinas do tempo. Uma linha de pesquisa desenvolvida para abordar essa questão envolve as chamadas Desigualdades Quânticas, estudadas primeiramente por L.H. Ford, que são desigualdades sobre fluxos e densidades de energia negativa que impõem restrições capazes de tornar as violações acima não observáveis macroscopicamente. Nesta dissertação apresentaremos alguns exemplos de sistemas que possuem densidades ou fluxos de energia negativa, revisaremos os teoremas de Desigualdades Quânticas e discutiremos algumas de suas aplicações. Discutiremos também algumas limitações destes teoremas apresentando sistemas que não estão sujeitos a desigualdades quânticas, dos quais um exemplo é o próprio efeito Casimir. Iremos enfim propor um modelo que introduz flutuações quânticas nas condições de contorno (e.g., nas placas metálicas) do efeito Casimir, e iremos mostrar que a introdução destes efeitos de flutuação no cálculo da energia de Casimir tem por resultado impedir que violações de leis físicas macroscópicas manifeste-se nesse sistema.
Abstracts: It has been known for some time that Quantum Field Theory allows the violation of Classical Energy Conditions in the form of negative energy densities and fluxes. A remarkable exemple is the Casimir effect, where the vacuum state of the electromagnetic field between two perfectly conducting parallel plates presents negative energy density. However, if he laws of physics did not place constraints on such a violation of the Energy Conditions, it appears that it would be possible to use negative energies for producing, for example, macroscopic violation of the second law of thermodynamics, of the cosmic censorship conjecture, and also provide the creation of woemholes and time machines. A line of research wich was developed to approach this question is the so called Quantum Inequalities, first studied by L.H. Ford, which are constraints over negative energy densities and fluxes with capacity to render the above violations macroscopically unobservable. We present here some examples of systems with negative energy densities or fluxes, review the Quantum Inequalities theorems and discuss some of its applications. We also discuss some limitations of these theorems showing systems where there are no quantum inequalities, being the Casimir effect one example. At last we propose a model which introduces quantum fluctuations in the description of the boundaries conditions (e.g., the conducting plates) of Casimir effect and we'll show that the introduction of these fluctuations in the calculation of Casimir energy results in the impossibility of violation of macroscopic physical laws using Casimir configuration.
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Canaguier-Durand, Antoine. "Multipolar scattering expansion for the Casimir effect in the sphere-plane geometry." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066246.
Full textAbstract:
Nous évaluons l’interaction de Casimir entre un miroir plan et un miroir sphérique, à température arbitraire, en tenant compte de la réflexion imparfaite. Cela nous permet d’étudier la riche dépendance à la géométrie de l’effet Casimir, et d’estimer l’erreur faite par l’approximation de proximité (PFA), communément utilisée pour cette configuration sphère-plan qui est celle des expériences. Pour cette évaluation nous appliquons la méthode de diffusion, basée sur la théorie des réseaux optiques, à la géométrie sphère-plan. La température est prise en compte par la formule de Matsubara. La réflexion sur le plan est exprimée à l’aide d’ondes planes, celle sur la sphère à l’aide d’ondes sphériques, entraînant un développement multipolaire. Les indices (l,m) de ces dernières sont tronqués à une valeur maximale pour l’évaluation numérique. Nous étudions d’abord le cas de la température nulle. Les résultats numériques permettent de caractériser l’erreur des différentes méthodes d’approximation, en fonction du modèle utilisé pour les miroirs, et de mettre en évidence des corrélations entre les effets de géométrie et de conductivité finie. Nous analysons ensuite la dépendance de l’effet Casimir à la température. Pour des miroirs parfaits, nous observons des corrélations entre les effets thermiques et géométriques pouvant entraîner une contribution répulsive des photons thermiques à la force de Casimir. Ce phénomène peut être associé à l’apparition de valeurs négatives pour l’entropie. Enfin, pour des miroirs métalliques à température ambiante nous observons une grande variété de corrélations entre les effets de la géométrie, de la température et de la dissipation dans les métaux.
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Droujinina, Viola. "On quantum reflection and the Casimir effect application to atom surface scattering /." [S.l. : s.n.], 2003. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=96859607X.
Full text
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Ullio, Ícaro Joshua Morales. "Consequências da violação da simetria de Lorentz no Efeito Casimir." Universidade Federal da Paraíba, 2015. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/8000.
Full textAbstract:
Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-03-16T11:18:29Z
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In this Dissertation we’ll consider a scalar field theory where the breaking of Lorentz symmetry is present. Basically we will adopt the Ho˘rava-Lifshtz theory. We’ll study the modifications that an anisotropy in space-time produces in the Casimir effect. Let’s deal with a massless real scalar field in two distinct situations: between parallel plates and inside a two-dimensional rectangular box. In both cases we will adopt specific boundary conditions on the field. As we shall see, the Casimir energy and force strongly depends on the parameter associated with the breaking of Lorentz symmetry.
Nesse Dissertação consideraremos uma teoria de campo escalar onde a quebra da simetria de Lorentz está presente. Basicamente adotaremos a teoria de Ho˘rava-Lifshtz. Estudaremos as modificações que uma anisotropia no espaço-tempo produzem no efeito Casimir. Vamos tratar um campo escalar real sem massa em duas situações distintas: entre placas paralelas e no interior de uma caixa bidimensional retangular. Nos dois casos adotaremos condições de contorno específicas sobre o campo. Como veremos, a energia e a força de Casimir dependem fortemente do parametro associado a quebra da simetria de Lorentz.
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Lussange, Johann A. "The Casimir energy and radiative heat transfer between nanostructured surfaces." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066244.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse porte sur les calculs numériques de deux observables quantiques influents à l'échelle submicrométrique: le premier étant la force de Casimir et le second étant le transfert thermique radiatif. En champ proche, ces deux grandeurs physiques sont à l'origine de nombreuses applications potentielles dans le domaine de la nano-ingénierie. Elles sont théoriquement et expérimentalement bien évaluées dans le cas de géométries simples, comme des cavités de Fabry-Pérot formées par deux miroirs plans parallèles. Mais dans le cas des géométries complexes invariablement rencontrées dans les applications nanotechnologiques réelles, les modes électromagnétiques sur lesquels elles sont construites sont assujettis à des processus de diffractions, rendant leur évaluation considérablement plus complexe. Ceci est le cas par exemple des NEMS ou MEMS, dont l'architecture est souvent non-triviale et hautement dépendante de la force de Casimir et du flux thermique, avec par exemple le problème de mal fonctionnement courant dû à l'adhérence des sous-composants de ces systèmes venant de ces forces ou flux. Dans cette thèse, je m'intéresse principalement à des profils périodiques de forme corrigée qui posent d'importantes contraintes sur la simplicité de calcul de ces observables, et présente les résultats des estimations numériques de ces grandeurs pour des profils variés
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Intravaia, Francesco. "Effet Casimir et interaction entre plasmons de surface." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009755.
Full textAbstract:
Dans cette thèse on discute l'influence des plasmons de surfaces sur l'effet Casimir entre deux miroirs métalliques plans et parallèles placés à une distance arbitraire. En utilisant le model plasma pour décrire la réponse optique du métal, on exprime l'énergie de Casimir comme une somme des contributions associées aux modes évanescents relatifs aux plasmons de surface et aux modes propagatifs de la cavité. Contrairement à une ce qu'on pouvait attendre, la contribution des modes plasmoniques est essentielle à toute distance afin d'assurer le correct résultat pour l'énergie de Casimir. Un des deux modes plasmoniques génère une contribution répulsive qui compense la contribution attractive provenant des modes propagatifs de la cavité, alors que les deux contributions, prises séparément, sont beaucoup plus importantes que la valeur réelle pour l'énergie de Casimir. Cela suggère qu'il est possible d'ajuster le signe de la force de Casimir en manipulant les plasmons de surface.
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Espinosa, Jorge D. "De-wetting of cobalt thin films on sapphire." Morgantown, W. Va. : [West Virginia University Libraries], 2007. https://eidr.wvu.edu/etd/documentdata.eTD?documentid=5314.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2007.Title from document title page. Document formatted into pages; contains ix, 106 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 102-105).
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Maury, Axel. "Effet Casimir-Polder sur des atomes piégés." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066327/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse présente la modélisation théorique de l'expérience FORCA-G. L'objectif de cette expérience est la mesure des interactions à courte portée entre des atomes piégés dans un réseau optique et une surface massive à une grande précision. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l'effet Casimir-Polder induit par la surface sur les atomes. Le but était de fournir la prédiction la plus précise possible des états atomiques. Ceci a consisté à considérer les effets de la température sur l'interaction Casimir-Polder et modéliser la surface de la manière la plus réaliste possible. Afin de résoudre le problème de divergence qu'impliquait un traitement perturbatif de l'interaction atome-surface, nous avons développé une méthode numérique pour un traitement non-perturbatif de l'interaction Casimir-Polder et modélisé l'interaction atome-surface à très courte distance par un potentiel de Lennard-Jones. Chaque effet et incertitude sur les états atomiques ont été évalués afin de déterminer s'ils seraient observables ou un facteur limitant en regard de la précision visée par l'expérience. Enfin nous nous sommes intéressés au cas d'un déséquilibre thermique entre la température du miroir et la température de l'environnement qui pourrait être induit par les lasers en présence ou un laser de chauffage. Nous avons calculé la correction du potentiel Casimir-Polder due au déséquilibre et évalué l'effet sur les niveaux d'énergie atomiques pour déterminer si cet effet pouvait être mesuréThis thesis presents the theoretical modeling of the experiment FORCA-G. The purpose of this experiment is to measure short-range interactions between trapped atoms in an optical lattice and a massive surface with a high precision. We are focused on Casimir-Polder effect induced by the surface on the atoms. The aim was to give the most possible precise prediction of atomic states. This work took the temperature effects on Casimir-Polder interaction into account, modelled the surface of the experiment. In order to solve the divergence problem due to the perturbative treatment of the atom-surface interaction, we developed a digital method for a non-perturbative treatment of the Casimir-Polder interaction and modelled the short-range atom-surface interaction by a Lennard-Jones potential. Each effect and uncertainties on the atomic states were evaluated so that we know if they could be observable or a limiting factor compared to the experiment precision. Finally we were focused on an out of thermal equilibrium situation between the miroir and environment temperature which may be induced by the lasers. We computed the correction to the Casimir-Polder potential due to this disequilibrium and evaluated the effect on the atomic states
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Siria, Alessandro. "Systèmes nano électro mécanique et intéractions à l'échelle nanométrique." Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10264.
Full textAbstract:
Les Micro et Nano Electro Mechanical Systems (MEMS et NEMS) font partie des meilleurs candidats pour les mesures d'intéractions à l'échelle nanométrique. La résolution en force de l'ordre de l'attonewton a été exploitée avec succès aussi bien pour mesurer le poids de molécules uniques que pour la mesure du spin d'un électron unique. Les NEMS et les MEMS sont généralement des systèmes fabriqués à partir de composants sub-microniques l'un en face de l'autre. Lorsque leur distance atteint l'échelle sub-micronique, phénomenes généralement négligés, doivent être pris en compte lors d'applications microscopiques. Les intéractions mécaniques entre deux surfaces séparées de moins d'un micron sont régies par des forces qui, dans des systèmes macroscopiques, sont souvent négligeables. Dans ce travail de thèse, nous étudions les forces d'intéraction entre surfaces séparées par une distance allant de quelques nanomètres à plusieurs micromètres. Premierement nous traiterons du problème des forces hydrodynamiques agissant sur des micro-structures oscillantes en environnement visqueux. Nous montrerons que l'effet d'amortissement d'un fluide confiné dépend de la taille du confinement. Nous étudierons comment cet effet de confinement peut modifier les propriétés de cet oscillateur mécanique. Dans un second temps nous poserons le probleme des forces optiques agissant sur les micro-oscillateurs mécaniques. Par l'utilisation de l'absorption et de la diffraction des faisceaux de rayons X nous verrons que les effets habituellement observés en lumière visible le sont aussi par rayons X. Nous montrerons que les MEMS et potentiellement les NEMS sont des systèmes adéquats pour le développement de nouveaux outils pour les techniques de la lumiere Synchrotron. Enfin nous étudierons la radiation thermique entre deux surfaces à une distance micronique et sub-micronique où la contribution des composantes champs proche ne peuvent plus être negligées. Nous présenterons les mesures de radiation thermique entre deux surfaces de verres amenant une comparaison avec la theorie de la radiation thermique basee sur l'électrodynamique stochastiqueMicro and Nano Electro Mechanical Systems (MEMS and NEMS) are among the best candidates for the measurement of interactions at the nanoscale. Resolution in force in the range of attonewton has been successfully exploited for the weighting of single molecules or the measurement of the spin of a single electron. NEMS and MEMS are generally mechanical devices made from submicron components facing each other. When the distance between the components reaches the sub-micron scale, phenomena generally neglected during macroscopic applications have to be taken into account. For example, the interaction mechanisms between the two surfaces moving at sub-micron separations are mediated by forces that, in macroscopic devices, are often irrelevant. In this thesis work we study interaction forces between surfaces when the the gap separating them is in the range from tens of nanometers up to several micrometers. First we address the problem of hydrodynamic forces acting on micro-structures oscillating in viscous environment. We show that the effect damping of a confined fluid is depending by the gap size of the confinement cavity. We study how this confinement effect can modify the properties of the mechanical oscillator. Second we address the problem of optical forces acting on micro mechanical oscillators. Using absorption and diffraction of X-ray beams we will see that effects usually observed using visible light can also be observed using X-rays. We show that Micro and possibly Nano Electro Mechanical System can be suitable for developing new tools in the domain of Synchrotron light techniques. Finally we study the thermal radiation between surfaces when the gap is the micron and sub-micron scale where the contribution of near field components cannot be neglected. We show measurement of thermal radiation between surfaces of glass providing a comparison with the theory of thermal radiation based on stochastic electrodynamics
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Laurent, Justine. "Mesures de la force de Casimir à basse température." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00576595.
Full textAbstract:
La force de Casimir, du nom du physicien qui prédit en 1948 l'existence de cette force attractive dans la configuration idéale de deux miroirs parfaits, plans et parallèles, est d'origine purement quantique. Elle résulte de l'existence des fluctuations quantiques de point zéro du champ électromagnétique et joue un rôle prépondérant dans le fonctionnement des nanosystèmes mécaniques en cours de développement et qui pourraient dans les années futures révolutionner l'industrie de la microélectronique. Pourtant, les effets correctifs liés à la conductivité des surfaces ou à l'empilement diélectrique des couches commencent seulement à être étudiés. L'objet du travail expérimental développé durant cette thèse a été la réalisation d'un appareil de mesure de forces faibles entre deux surfaces de tailles micrométriques en vue de l'étude de la force de Casimir. Nous avons adapté la technique mise au point au cours de la thèse de G. Jourdan à un environnement cryogénique afin d'atteindre les sensibilités en force requises pour l'étude de surfaces complexes. Ce manuscrit décrit ce nouvel appareil et ses performances. Nous avons ainsi étudié l'amortissement visqueux de notre sonde de force (un microlevier AFM avec une sphère collée à son extrêmité) engendré par le confinement du fluide environnant. A 4 K, nous avons mis en évidence des effets opto-mécaniques induits par le bruit laser. Enfin, nos premiers tests entre deux surfaces d'or de faible rugosité nous ont amenés à lutter contre une force parasite. Nous avons déterminé l'origine de cette force et réussi à la contrer. La force de Casimir entre une sphère en or et un échantillon de silicium a alors pu être mesurée.
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Canaguier-Durand, Antoine. "Développement multipolaire de l'effet Casimir dans la géométrie sphère-plan." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00805047.
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Nous évaluons l'interaction de Casimir entre un miroir plan et un miroir sphérique, à température arbitraire, en tenant compte de la réflexion imparfaite. Cela nous permet d'étudier la riche dépendance à la géométrie de l'effet Casimir, et d'estimer l'erreur faite par l'approximation de proximité (PFA), communément utilisée pour cette configuration sphère-plan qui est celle des expériences. Pour cette évaluation nous appliquons la méthode de diffusion, basée sur la théorie des réseaux optiques, à la géométrie sphère-plan. La température est prise en compte par la formule de Matsubara. La réflexion sur le plan est exprimée à l'aide d'ondes planes, celle sur la sphère à l'aide d'ondes sphériques, entraînant un développement multipolaire. Les indices (l,m) de ces dernières sont tronqués à une valeur maximale pour l'évaluation numérique. Nous étudions d'abord le cas de la température nulle. Les résultats numériques permettent de caractériser l'erreur des différentes méthodes d'approximation, en fonction du modèle utilisé pour les miroirs, et de mettre en évidence des corrélations entre les effets de géométrie et de conductivité finie. Nous analysons ensuite la dépendance de l'effet Casimir à la température. Pour des miroirs parfaits, nous observons des corrélations entre les effets thermiques et géométriques pouvant entraîner une contribution répulsive des photons thermiques à la force de Casimir. Ce phénomène peut être associé à l'apparition de valeurs négatives pour l'entropie. Enfin, pour des miroirs métalliques à température ambiante nous observons une grande variété de corrélations entre les effets de la géométrie, de la température et de la dissipation dans les métaux.
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Kawka, Sébastien. "Moment de Casimir : effet du vide quantique sur l’impulsion d’un milieu bi-anisotrope." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY039.
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Le point principal de cette étude est l'existence du moment cinétique de Casimir d'un point de vue microscopique, montrée à l'aide d'un modèle comprenant un oscillateur harmonique soumis à des champs électrique et magnétique externes, croisés, homogènes de façon à obtenir les propriétés d'un milieu bi-anisotrope, en interaction avec les fluctuations quantiques du vide. Nous avons donné un ordre de grandeur de la vitesse de l'oscillateur attendue pour des conditions expérimentales raisonnables. Nous trouvons une contribution classique due aux champs externes de l'ordre de 0,1 micromètre par seconde et une contribution quantique attribuée aux fluctuations du vide de l'ordre de 2 nanomètre par seconde. Dans le cas d'un atome d'hydrogène en mouvement, où la bi-anisotropie est due à l'effet Fizeau, nous trouvons que l'effet du couplage avec le vide donne une correction de masse en accord avec le principe d'équivalence masse-énergie d'Einstein, à température nulle ou non-nulle. Dans le cas de deux atomes en mouvement dans le vide, nous donnons la marche à suivre dans le but de montrer que l'énergie de Casimir entre les deux atomes, c'est-à-dire liée aux forces de Van der Waals, participe de la même façon à la masse inertielle de l'ensemble. Cette approche confirme que le moment de Casimir n'est pas exclu voire même réclamé par les principes de la relativité restreinte. Nous nous sommes intéressés au cas de l'énergie Casimir d'une boule diélectrique diluée. Un calcul numérique de l'énergie associée aux forces de Van der Waals, dont l'équivalence avec l'énergie de Casimir a été montrée par ailleurs, nous a permis de déterminer l'énergie totale de la boule en fonction de son rayon. Nous déterminons les termes associés à la chaleur latente et à la tension de surface. Nous trouvons ensuite un terme variant de façon linéaire avec le rayon, en désaccord avec les méthodes de renormalisation utilisées avec une description continue. Ce désaccord est expliqué par la description continue de la matière où les interactions à courte distance sont surévaluées et conduisent à des termes divergents non considérés par la renormalisationWe have presented a non-relativistic quantum electrodynamic theory for the total of an harmonic oscillator, subject to external classical fields, and coupled to the electromagnetic quantum vacuum. The most important conclusions of this work are that Casimir momentum exists and that its UV divergences are renormalized. The theory shows it to be basically a non-relativistic quantity, but that relativistic corrections are likely to be significant, much like in the Lamb shift problem. Using reasonable experimental values, we estimate a classical contribution to the momentum of approximately 5 micrometer per second and a quantum correction of 0. 1 micrometer per second. To our knowledge nor the classical contribution to magneto-electric momentum, neither the QED correction have ever been observed. We studied the case of an hydrogen atom in movement. Here the bi-anisotropy is due to the Fizeau effect and is characterize by the velocity. Thus we expect a correction proportional to the velocity, ie a mass correction. We find indeed that this is in total agreement with the mass energy equivalence principle, for temperature zero or non zero. We show the way to find the same result in the case of the Casimir energy of two atoms. We calculate then the Casimir energy of a dilute dielectric ball associated with the Van der Waals forces. We made a numerical model to compute the total energy of the ball in function of his radius. We determined the latent heat and surface tension parts. We found then a linear term that do not show up in a continuous and renormalized description of the matter, due to the neglect of short distance interactions
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Reis, João Lucas Miqueleto. "Modelos análogos de gravitação semi-clássica usando circuitos supercondutores." reponame:Repositório Institucional da UFABC, 2017.
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Orientador: Prof. Dr. André Gustavo Scagliusi LandulfoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017.
Essa dissertação de mestrado tem por objetivos estudar e discutir as bases matemáticas e conceituais da teoria quântica de campos em espaços-tempos curvos (TQCEC) e analisar como podemos simular efeitos de TQCEC, como o efeito Hawking e o efeito Casimir dinâmico, usando circuitos supercondutores. Após o estudo do formalismo da relatividade geral e da TQCEC, é feita uma revisão sobre os modelos análogos de gravitação em fluidos. Em seguida analisamos a física dos chamados circuitos supercondutores e estudamos como achar análogos de efeitos de TQCEC usando tais sistemas.
This dissertation aims to study and discuss the mathematical and conceptual basis of quantum field theory in curved space-time (QFTCS) and analyse how we can simulate QFTCS effects, such as the Hawking effect and the dynamical Casimir effect, using superconducting circuits. After studying the general relativity formalism and QFTCS, a review is done on analogue models of gravitation in fluids. Then we analyse the physics of the so-called superconducting circuits and study how to find analogues of QFTCS effects using such systems.
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Baumgärtel, C., and Martin Tajmar. "The Planck Constant and the Origin of Mass due to a Higher Order Casimir Effect." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2018. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-237708.
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The Planck constant is one of the most important constants in nature, as it describes the world governed by quantum mechanics. However, it cannot be derived from other natural constants. We present a model from which it is possible to derive this constant without any free parameters. This is done utilizing the force between two oscillating electric dipoles described by an extension of Weber electrodynamics, based on a gravitational model by Assis. This leads not only to gravitational forces between the particles but also to a newly found Casimir-type attraction. We can use these forces to calculate the maximum point mass of this model which is equal to the Planck mass and derive the quantum of action. The result hints to a connection of quantum effects like the Casimir force and the Planck constant with gravitational ones and the origin of mass itself.
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Dezael, François-Xavier. "L'Effet Casimir Dynamique et son lien avec l'Amplification Paramétrique en Optique Quantique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00165149.
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D'après la Théorie Quantique des Champs, tout diffuseur en accélération non-uniforme dans le vide subit une force dissipative liée aux fluctuations du vide. Par conservation de l'énergie, il doit émettre des photons. Cette prédiction théorique, appelée Effet Casimir Dynamique, est présentée dans la première partie de ce mémoire. Nous calculons les signatures du rayonnement émis par des miroirs oscillants, dans le vide et dans un bain thermique. La diffusion des champs au sein d'une cavité oscillante est déterminée par itération fréquentielle, de façon à pallier aux divergences des anciennes approches, et étendre les calculs au-delà du seuil d'oscillation paramétrique. Dans la deuxième partie de la thèse, nous montrons qu'il est possible de générer un phénomène analogue à l'Effet Casimir Dynamique par compression des fluctuations du vide au sein de dispositifs du type Amplificateur Paramétrique Optique (APO). De manière à reproduire la transformation des champs diffusés par des miroirs oscillants, nous étudions divers systèmes comportant des miroirs et des cristaux chi(2) pompés par laser. Après une analyse détaillée des contraintes expérimentales, nous proposons une réalisation pratique de l'analogie à l'aide d'un micro-APO monolithique, permettant d'espérer un rayonnement largement supérieur à celui accessible mécaniquement.
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Crépin, Pierre-Philippe. "Réflexion quantique d’un paquet d’onde d’antihydrogène refroidi." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS054.
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Le cadre de cette thèse est celui de la collaboration GBAR, au CERN, qui a pour objectif de mesurer l’accélération de pesanteur de l’antimatière. Dans cette thèse, nous étudions la réflexion quantique de l’antihydrogène sur le détecteur, provoquée par l’interaction Casimir-Polder que nous calculons pour différents matériaux. Nous trouvons une réflexion quantique particulièrement élevée pour un atome d’antihydrogène sur une surface d’hélium liquide. Nous présentons ensuite une description complète des états quantiques gravitationnels, mêlant la gravité et l’interaction de Casimir-Polder. Nous revisitons pour cela la théorie des collisions dans le cas du potentiel de Casimir-Polder à travers une nouvelle "effective range theory", obtenue après transformée de Liouville. La connaissance des états quantiques gravitationnels nous amène à proposer une nouvelle méthode de mesure de l’accélération de pesanteur, en créant des interférences quantiques entre ces états. Une analyse statistique de la figure d’interférence ainsi obtenue est réalisée, conduisant à une amélioration de la précision jusqu’à trois ordres de grandeurs par rapport à l’expérience initiale de chute libre classique. Enfin, nous étudions en détail l’influence du désordre au niveau de la plaque de détection, celle-ci n’étant en réalité pas une surface parfaite. Nous calculons l’effet de ce désordre sur les fluctuations du potentiel de Casimir-Polder lui-même, et observons un comportement en loi différent pour les modèles de conductivité que sont le modèle plasma et le modèle de DrudeThe framework of this thesis is the GBAR collaboration at CERN, which aims to measure the free fall acceleration of antimatter . In this thesis, we study the quantum reflection of the antihydrogen on the detector, caused by the Casimir-Polder interaction that we calculate for different materials. We find a particularly high quantum reflection for an antihydrogen atom on a surface of liquid helium. We then present a complete description of the gravitational quantum states, mixing gravity and Casimir-Polder interaction. For this purpose, we revisit the theory of collisions in the case of the Casimir-Polder potential through a new "effective range theory", obtained after a Liouville transform. The knowledge of gravitational quantum states leads us to propose a new method of measuring free fall acceleration, by creating quantum interferences between these states. A statistical analysis of the interference pattern thus obtained is carried out, leading to an improvement in the accuracy until three orders of magnitude compared to the initial free-fall experiment. Finally, we study in detail the influence of the disorder at the level of the plate of detection, the latter being in fact not a perfect surface. We calculate the effect of this disorder on the fluctuations of the Casimir-Polder potential itself, and observe a different behavior in law for the conductivity models such as the plasma model and the Drude model