Casimireffect als aandrijving voor ruimteschepen?
De Chinese fysici Tian-Ming Zhao en Rong-Xin Miao komen met een theorie die een westerse natuurkundige niet snel zou durven te publiceren. Volgens hen gaat de wet van behoud van energie niet op in bepaalde omstandigheden en kunnen we de nulpuntsenergie aftappen door middel van het Casimireffect. Hebben ze een punt?
Chinezen zetten vraagtekens bij wet van behoud van energie
Nu steeds meer wetenschappers uit een niet-westers land actief worden, zien we een sterke toevloed van nieuwe ideeën en paradigma’s. Een explosie van creativiteit waar een liefhebber van originele wetenschap zijn hart aan ophaalt. Een voorbeeld van echte grenswetenschap is een artikel van de Chinese natuurkundigen Zhao en Miao over het aftappen van de nulpuntsenergie met behulp van het Casimireffect. Veel Chinezen geloven in het bestaan van een universele levensenergie, qi, en zijn dus wat eerder bereid dan westerlingen om vraagtekens te stellen bij de wet van behoud van energie.
Ruimte wordt heet als je versnelt
In het kort komt hun idee hier op neer. Volgens de algemene relativiteitstheorie leven we in een ruimte, de Minkowskiruimte, waarin de natuurwetten altijd hetzelfde blijven, hoezeer je ook versnelt of vertraagt. Je neemt bij versnellen of vertragen alleen wel iets waar dat lijkt op zwaartekracht. De fysicus Bill Unruh toonde echter in de zeventiger jaren aan dat dit verhaal niet opgaat voor processen op kwantumniveau. Het vacuüm is namelijk niet leeg, maar gevuld met virtuele deeltjes met netto energie nul. Versnel je, dan krijgen die virtuele deeltjes energie en worden dus echt, bestaand. Volgens Unruh ziet een waarnemer die versnelt dus een soort gloed in zijn bewegingsrichting: het Unruh effect. Je moet overigens wel extreem veel versnellen om hier wat van te merken. Het effect heeft veel weg van Hawkingstraling (ongeveer op dezelfde tijd voorspeld door Stephen Hawking). Om dit effect te beschrijven gebruiken natuurkundigen een ander type ruimtetijd, de Rindler ruimte. Hierin verandert de temperatuur naarmate je versnelt. Zhao en Miao bestudeerden vervolgens het gedrag van de Casimirkracht in deze ruimte.
Casimireffect: leger dan vacuüm
In de lege ruimte vormen zich voortdurend deeltjesparen die zeer kort bestaan, waaronder fotonen. Hoe kleiner de ruimte tussen twee platen, hoe minder deeltjesparen zich kunnen vormen. De ruimte tussen de twee platen lijkt hierdoor leger te zijn dan vacuüm. Het gevolg is dat de platen op elkaar gezogen worden met een enorme kracht, althans op kleine afstanden. De kracht neemt toe met de vierde macht: een twee keer zo kleine afstand betekent dus een zestien keer zo sterke kracht. Als twee platen een atoomdikte (0,1 nanometer) van elkaar zweven, is de Casimirkracht verpletterend sterk: een miljard atmosfeer, niet veel zwakker dan de druk die bij een kernexplosie ontstaat. Als we deze kracht zouden kunnen oogsten, hebben we dus werkelijk onvoorstelbaar veel energie tot onze beschikking. Uiteraard precies wat je nodig hebt voor een beetje snelle interstellaire reis. Exoplaneten, here we come. Helaas is de wet tot behoud van energie onverbiddelijk.
Een uitweg?
Beide natuurkundigen sloegen aan het rekenen met het gedrag van het Casimireffect in de Rindlerruimte. Ze vonden een extreem grote Casimirenergie in een zeer kleine holte van 100 nanometer: rond de drie kilojoule, omgeveer de energie in een gram olie. Ze stellen nu voor een kunstmatige Rindler-ruimte te maken met een metamateriaal en daar proeven mee te doen. Een metamateriaal is een materiaal dat bestaat uit laagjes andere materialen waarmee vaak bijzondere effecten zijn te bereiken. Gezien de potentiële mogelijkheden, de auteurs noemen zwaartekrachtsonderzoek, nulpuntenergie en een mogelijke verklaring voor donkere energie, zeker een interessante optie.
Bron:
Huge Casimir effect at finite temperature in electromagnetic Rindler space
