【摘要】：一般情況下,盡管量子真空態(tài)的能量無窮大,不能直接測(cè)量,但在一定條件下可以觀測(cè)到宏觀量子效應(yīng)。Casimir效應(yīng)就是由于量子電磁場(chǎng)真空零點(diǎn)能漲落,所導(dǎo)致可觀測(cè)量子效應(yīng)的最佳證據(jù)之一。H.B.G.Casimir首先預(yù)言了將兩平行理想金屬板放在真空時(shí),兩板間會(huì)產(chǎn)生相互吸引力,這種現(xiàn)象被稱為Casimir效應(yīng)。此效應(yīng)提出不久后,就被J.M.Sparnay在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到。之后隨著科技的不斷發(fā)展,在實(shí)驗(yàn)上測(cè)量Casimir力的精度也不斷地提高。不僅在實(shí)驗(yàn)上精確地測(cè)得Casimir吸引力,而且在2009年科學(xué)家們又觀測(cè)到Casimir排斥力。另外,2011年Wilson等人在實(shí)驗(yàn)上又發(fā)現(xiàn)了當(dāng)邊界快速移動(dòng)時(shí),真實(shí)光子就會(huì)從量子真空腔中產(chǎn)生,這一現(xiàn)象被稱為動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)。早在1970年Moore等人就預(yù)言了這一效應(yīng)的存在。至今,Casimir效應(yīng)在數(shù)學(xué)物理、原子分子物理、凝聚態(tài)物理、生物學(xué)、天文學(xué)和宇宙學(xué)等很多領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用,尤其在納米技術(shù)方面有著極其重要的應(yīng)用前景。由于Casimir效應(yīng)的研究具有重要的理論意義和實(shí)驗(yàn)意義,本文開展了一維微腔中Casimir效應(yīng)的研究。首先,應(yīng)用Fox-Li準(zhǔn)模理論,研究了一維微波激射腔中的靜態(tài)Casimir效應(yīng)。采用全量子理論計(jì)算了Casimir能量,得到了一維微波激射腔中,腔壁之間的Casimir力的解析表達(dá)式,給出了腔壁之間的Casimir力的性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步討論了腔壁的線度與衰減率對(duì)腔壁線度對(duì)Casimir力的影響,并與理想腔的情況進(jìn)行了比較。其次,研究了原子系綜的非穩(wěn)共振腔中的動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)和原子的集體激發(fā)效應(yīng)。結(jié)合原子系綜的激子模型得到系統(tǒng)的哈密頓量。然后從系統(tǒng)的密度算符滿足的方程出發(fā),導(dǎo)出腔場(chǎng)初態(tài)處于壓縮真空態(tài)情況下的動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)產(chǎn)生的光子數(shù)平均值和激子數(shù)平均值隨時(shí)間變化的解析表達(dá)式。通過討論分析,本文不僅給出了光子數(shù)平均值,還給出了激子數(shù)平均值隨時(shí)間變化規(guī)律圖像,分析了溫度、耦合系數(shù)等因素對(duì)動(dòng)態(tài)Casimir效應(yīng)和原子的集體激發(fā)效應(yīng)的影響。本文研究結(jié)果為我們以后研究更為復(fù)雜腔的Casimir效應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O413
【圖文】：

人們探索不同邊界條件和幾何形狀的 Casimir 力[8-10]，討論了的各種修正，如溫度[11, 12]、材料的粗糙度[13, 14]，在材料的導(dǎo)電性方一定的進(jìn)展[15, 16]。隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)和納米電子機(jī)械系統(tǒng)的新技asimir 吸引力在微電子機(jī)械系統(tǒng)和納電子機(jī)械系統(tǒng)中產(chǎn)生了靜摩擦問題引起了高度重視。人們通過探討產(chǎn)生 Casimir 斥力的各種條件[18器件之間的粘附效應(yīng)的作用，并且取得了一定的進(jìn)展。研究表明，的特性也能獲得 Casimir 排斥力[20, 21]。此外，吸引力和排斥力之間 Casimir 力[22]，可以通過調(diào)節(jié)超材料的電磁特性得以實(shí)現(xiàn)。這樣我MEMS和NEMS中的粘附效應(yīng)。臨界Casimir效應(yīng)[23]也引起了人們的驗(yàn)中也被觀測(cè)到[24]。在振動(dòng)或流動(dòng)沙粒中的物體或?qū)w板之間也能ir 力[25, 26]。

asimir 力的工作打下了基礎(chǔ)。在 Sparnaay 以展[28]，直到 1997 年 Lamoreaux[29]利用扭擺驗(yàn)的創(chuàng)新之處是用“球-板結(jié)構(gòu)” (如圖 1.2.1 的兩塊導(dǎo)體板，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)值相差稱精確測(cè)量 Casimir 力的一個(gè)里程牌。在 S人員相繼開展了驗(yàn)證 Casimir 效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。ideen[30]研究小組利用原子力顯微鏡在 Lam行了更高精度的觀測(cè)，理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完驗(yàn)原理圖如圖 1.2.2 所示。

型和量子化場(chǎng)一維微波激射腔，如圖 3.2.1 所示鏡，從而組成一個(gè)微波激射腔，圖腔，即環(huán)境。通過在 處的半透微波激射腔視為量子開放系統(tǒng)。何描述微波激射腔中的電磁場(chǎng)[110常數(shù)的薄板，其介電常數(shù)可表示空的介電常數(shù)， 是決定此壁的透假設(shè)腔體是一維的，并且只考慮

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本文編號(hào)：2774881