Wat toont het Casimir-effect nou concreet aan?

Nadat de quantummechanica was ontwikkeld, realiseerde men zich dat de nieuwe theorie voorspellingen deed die nog niet waren geverifieerd. Het is dan natuurlijk een wetenschappelijke uitdaging, te kijken of die voorspellingen uitkomen.

Blijkt een voorspeld verschijnsel te bestaan, dan ondersteunt dat de theorie. Blijkt een voorspeld verschijnsel niet te bestaan, dan is de theorie kennelijk onjuist; ook dat is overigens een belangrijk resultaat, en voor de wetenschapper zelfs interessanter dan een bevestiging van een theorie.

Maar goed, de quantummechanica voorspelde dat er zomaar, spontaan, uit het niets deeltjes zouden ontstaan. Die deeltjes zouden korte tijd bestaan, en dan verdwijnen.

Als dat inderdaad zo is (men wist dat nog niet zeker), zo redeneerden Casimir en zijn collega Polder, dan moet het vacuum zijn gevuld met zulke "virtuele deeltjes", zoals men ze is gaan noemen.

Als het vacuum vol zit met virtuele deeltjes, dan moeten die een druk uitoefenen. Die druk is te meten door een vlakke plaat te maken en te zorgen dat er aan de ene kant van die plaat wel, en aan de andere kant geen virtuele (spontaan ontstane) deeltjes zijn.

Maar ja, hoe zorg je dat er aan één kant geen deeltjes zijn? Wegzuigen kan niet, want ze ontstaan spontaan.

Casimir en Polder kwamen op het idee, *twee* platen te nemen, en die vlak bij elkaar te zetten, op een micrometer afstand, in een vacuum gezogen ruimte.

Buiten die platen ontstaan dan (aldus de theorie) spontaan deeltjes. Tussen die platen daarentegen ontstaan minder deeltjes. Voor de grotere deeltjes is daar immers geen plaats!

Als je de platen maar dicht genoeg bij elkaar zet, bevinden zich dus aan de buitenkant van de platen alle deeltjes die normaal gesproken spontaan ontstaan, zowel de grote als de kleine. Maar *tussen* de platen kunnen geen grote deeltjes meer ontstaan; daar ontstaan dus alleen nog de kleine deeltjes.

Het gevolg is dat er tussen de platen minder deeltjes zitten dan erbuiten. En dat betekent weer, dat er een netto kracht op de platen zal worden uitgeoefend, die de platen tegen elkaar aan zal drukken.

Hoe dichter de platen bij elkaar komen, hoe minder deeltjes er nog kunnen ontstaan in die steeds smaller wordende tussenruimte, dus hoe krachtiger ze nog verder naar elkaar zullen worden gedrukt.

Precies dit is wat Casimir en Polder hebben gemeten. Hun metingen waren dus een prachtige bevestiging van de spontane creatie van deeltjes.