电磁场与物质耦合系统真空态和Casimir效应物理解释

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-09 阅读:815

  导体板间的吸引力,遭等⑴采用,是由物质场产生,并导出了完全相同的电介质平板勺1;1.力公式,而1等认为抓削。效油物质内柳仙好电,矩的碟引起,电磁场只起到传递原子电偶极矩间电磁作用的角色。

  因此,关亍1效应的解释问前还存在着争论14.近年来,由于在原子力显微镜方面的应用逐渐引起了人们对3山飞七乃和351L效应的极大〉趣71.

  水文采用种比较简便的方法电磁场与物质耦合系统的能量本征态进行讨论,得出种新效应物理根源的新的定性解释。

  1系统的物理模型与真空态由此可以确定待定参数以,进而求得系统状态和能量兄把式5代入式8,利用式6及7,得考虑电磁场和物质尤合系统。在量子力学中,电磁场通常被看作由无穷多个谐振子组成,物质中的电子元激发也可以用组谐振产小,两组谐振子间存在着相互作用。耦合系统哈密顿量可为量芦为普朗克常量;忒,分别为电磁场的产生和,灭算符,对应于电磁场模式灸,角频率1;6+分别为物质中的元激发场的产生和湮灭算符,对应尸角频率1洛,灰等为6,子算符,分另;两足对从欠系算符相互对易,即满足况,系统哈密顿兄为分别比较方程9俩端态矢量1〉,+1〉权疗1〉和,+,1的系数,使两端相应态矢量系数相等,得到如下4个关于待定参数抑口能量的方程从述方程可以得出待定系数丁,与系统能量厂将式1416代入式13,得到系统能量应满足场的耦合系数。

  设系统基态具有如下类压缩态的形式8,905式中〉为电磁场和物质场的未微扰真空态,满足,0〉〉,丁为待定参数;1为态〉的归化常数。态〉满足由此可得到4个可能的系统能量值7山,必须满足如下限制结合式1416和19,系统唯可能的基态能量为从解的形式上坷以得出定性结论电磁场和物质场相互费合系统的基态能量低于无相互作用时系统的未微扰真申态的能请。=户2.特,地,对于哈密顿量中相互作用项较弱的情况,即当。,市搡时确到广他等的阶小景,基态能试近似小为可以非常明确地看出,与用量子力学微扰方法得到的结果相比,到阶小量时两者结果是完全相同的4,而本文的纟1汜到阶小时系统的能,比其阶微扰能帘的结果更低。这就从侧面证明了本文的方法是正确的。同时,上述比较的结果还说明本文的方法不仅适用于不同子体系间有弱相互作用的系统,并能给出系统能量更低的真空态,而且还能处理子体系间有较强相互作用的系统并给出其坫态及能量的解析解。

  2关于,5此效应的物理解释关于,8效应的物理起因,目,主要有两种不同的即。论解释。是0而1在玻尔的!发下提出的理论,认为,amp;8效应是电磁场零点能的量子涨落4起的,物质在其中所起的作用仅在厂给出电磁场的个边界条件限制而己,从而导出了源理论出发,导出了完全相同的,8士力公式,由此认为,amp;81效应不定与电磁场的零点能有关,而是由物质场零点能的量子涨落产生,即由物质内部的原子电偶极矩的量子涨落引起,电磁场在其中只起到传递原子电偶极矩间电磁作用的角色3.

  按照141.和81士半1.的理论,好像对8巾1效应的解释依赖于人们的兴趣,与人们所采用的具体处理友法和处理问的州度有关10等4认合系统总的零点能时,在相互作用哈密顿量中采用点能结果虽然相同,但是其物理起因却不相同。笔者认为这里定还存在更深层次的物理原因,不应该归结为处理方法+同而导致+同的解释。

  前面的讨论是站在,等的角度付待和处理电磁场及物质场这两个子体系并考虑它们间的相互铟介,采用种比较简便的友法89对屯磁场与物质耦合系统的能量本征态进行了讨论,得出了个新的能量更低的真空态这对士效应的物理解择是非常重要的,因为,根据量子力学理论,可观测的物理献究全由系统整个哈密顿啁的本征位和本征态决定。所以,任何可观测的物理效应都应该有确定无疑的物理解释,而不应该依赖厂讨论的方法及所采用的物理模型。从所得出的新的真空态以及基态能量式5评口2,出发,可以作出关于0,效应物观根源的新的解释眉效应既不圮单纯地山电磁场零点能的量户涨落4起,也不是由纯粹物质场的耦合系统真空态的试产涨落引起,电磁场和物质场对⑴效应都献。

  在电磁场。物质场耦合系统的哈密顿量。+lUj3fll4i.jTMliiMlttfiycB`jW素可能有两个方面1物质内电子激发的界面模有关,则它定与物质平板间距有关;2电磁场模质内电子激发的界面模的性质如频率产生影响。因而,尤合系统哈密顿量中的和心,等物理量实际上都可能与有关之肩质场与电磁场耦合系统的真空态式5及能量本征值式20与平板间距都有关。

  因为,amp;士。力是由真空态能量,对物质平板间距⑷的导数决即所以存结论效应应该因厂物质场与电磁场耦合系统讧空态的量子涨落,0,1效应与两个子体系的十如都冷系。

  3结语系统新的真空态。该真空态的能量比量子力学阶微扰方法给出的系统的能呈更低。本文的方法不仅适用于不同子体系间有弱相互作用的系统,并能给出系统能量更低的真空态,而且还能处理子体系间有较强相互作用的系统并给出其基态及能摄的解析解对效应物邢解杼的讨论结果明心⑴效应不单纯来源于电磁场成物质场零点能空态。电磁场和物质对零点能和38.效应都有贡献。

  下期发论文摘要预报轴对称体的局部空泡流研宄冷海军,鲁传敬上海父通大学工程力学系,上海23,非比例循环加载下316不锈钢晶体塑性数值模拟1上海交通大学机械工程学院,上海2,2徼交通大学力学所,成都6贿

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