Тема: ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ КАЗИМИРА И ПОТЕНЦИАЛА КАЗИМИРА-ПОЛДЕРА ДЛЯ СИСТЕМ С РЕЗКИМИ ГРАНИЦАМИ МЕТОДАМИ ТЕОРИИ РАССЕЯНИЯ
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
2 Потенциал Казимира-Полдера анизотропного атома над диэлектрическим полупространством с граничным слоем Черна-Саймонса 4
3 Потенциал Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя
диэлектрическими полупространствами с граничными слоями Черна-Саймонса 10
4 Потенциал Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя
слоями Черна-Саймонса в вакууме 13
5 P-нечетные вакуумные эффекты 16
6 Заключение 18
A Идеально проводящие параллельные плоскости 19
B Асимптотики 20
C Список литературы 21
📖 Введение
Действие Черна-Саймонса существенно модифицирует взаимодействие Казимира, его изучение в рамках 2+1 абелевой электродинамики с членом Черна-Саймонса было начато в работе [33]. Константы Черна-Саймонса слоев в случае 3+1 являются безразмерными. Жесткие непроницаемые граничные условия, модифицированные членом Черна-Саймонса в случае 3 + 1, были рассмотрены в работах [34,35], проводимость Холла не описывается этими условиями. Энергия Казимира двух плоских слоев Черна-Саймонса в вакууме была получена в работах [36,37]. Притяжение и отталкивание Казимира, обусловленные слоями Черна-Саймонса на границе диэлектрических и металлических полупространств, были изучены в работах [38,39].
Потенциал Казимира-Полдера для анизотропного атома получен прямым применением квантовой электродинамики во втором порядке теории возмущений в работах [40-44]. Эффект Казимира-Полдера для проводящих плоскостей был рассмотрен в работах [45,46], эффект Казимира-Полдера для проводящих плоскостей с тензорной проводимостью [47] был рассмотрен в работах [12,48,49]. Потенциал Казимира-Полдера нейтрального анизотропного атома при наличии плоского слоя Черна-Саймонса был получен в работе [50], эффекты нарушения зарядовой четности из-за слоя Черна-Саймонса были исследованы в работе [51].
В низкоэнергетрической эффективной теории топологических изоляторов существует член, пропорциональный 0EHв дополнение к стандартной плотности электромагнитной энергии, это действие может быть проинтегрировано по объему топологического изолятора в действие Черна-Саймонса на границе. Параметр а из действия Черна-Саймонса квантуется в этом случае следующим образом: а = аО/(2п), О = (2m+ 1)п, а - постоянная тонкой структуры КЭД , m- целое число [52]. Различные аспекты Казимировского взаимодействия топологических изоляторов были исследованы в работах [53-58].
Теоретическое описание изоляторов Черна [59-61] при отсутствии дисперсии дается действием Черна-Саймонса с параметром а = Са, С— число Черна —топологический инвариант. Взаимодействие Казимира с изоляторами Черна изучается в работах [37,62,63].
Квантовые слои Холла во внешнем магнитном поле также приводят к квантованной силе Казимира, параметр действия Черна-Саймонса а = va, v- целое или дробное число, характеризующее плато квантового эффекта Холла [38,64,65].
Отталкивание Казимира привлекает особое внимание в исследованиях эффекта Казимира, отталкивание является многообещающим режимом с точки зрения технологии. Вращение поляризации после отражения электромагнитной волны от плоского слоя Черна-Саймонса является важным свойством, которое приводит к режимам притяжения и отталкивания в давлении Казимира между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса в вакууме и на границах диэлектриков или металлов [36-39]. Давление Казимира в режиме отталкивания до сих пор экспериментально не исследовалось в этой геометрии.
Дополнительным способом изучения эффекта Казимира является локальное зондирование вакуума нейтральным атомом в его основном состоянии. Представляет интерес изучение вакуума между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса локально из-за нетривиальных свойств этой системы. Таким образом, потенциал Казимира-Полдера анизотропного атома является естественным теоретическим инструментом для проведения исследования перед экспериментальным исследованием. Эта работа заполняет пробел в важном направлении локального изучения вакуума в геометрии двух слоев Черна-Саймонса. Аналитические результаты для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса на границе диэлектрических поллупространств впервые получены в работе [69].
Формализм, основанный на рассеянии функций Грина, был введен в работе [12]. В этом подходе выводятся электрические, магнитные функции Грина и давление Казимира в калибровочно-инвариантном по построению выводе. В работе [12] мы получили давление Казимира и потенциал Казимира-Полдера в системах без вращения поляризаций после отражения электромагнитных волн от границ между различными средами.
В настоящей работе разработано важное обобщение подхода к рассеянию функций Грина на общий случай отражения от границ пластин. При наличии нескольких слоев Черна- Саймонса невозможно выразить потенциал Казимира-Полдера в терминах двух коэффициентов отражения (для TE и TM мод) даже для диагонального тензора атомной поляризуемости из-за вращения TE и ТМ поляризаций после отражения электромагнитного поля от каждого слоя Черна-Саймонса. Матрица коэффициентов отражения имеет в данном случае недиагональный вид [37,38]. Определение потенциала Казимира-Полдера при наличии нескольких слоев Черна-Саймонса потребовало разработки новой техники, представленной в этой работе. Получены новые формулы для потенциалов Казимира-Полдера для всех систем, рассмотренных в данной работе. Также обнаружены и исследованы новые вакуумные эффекты трех тел в системе атом - два слоя из-за поворота одного из слоев на 180 градусов.
Работа построена следующим образом. В разделе 2 записываются выражения для поля точечного диполя в вакууме в терминах электрического и магнитного полей, следуя работе [12], и обобщается формализм рассеяния функций Грина на важный случай недиагональных матриц отражения. Затем получается результат для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома при наличии плоскопараллельного слоя Черна-Саймонса на границе диэлектрического полупространства. В разделе 3 получается общий результат для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя диэлектрическими полупространствами с плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса на границах диэлектрических полупространств. В разделе 4 получаются результаты для потенциала Казимира- Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса в вакууме, выраженные через трансцендентные функции Лерча и полилогарифмы. Раздел 5 посвящен анализу P-нечетных вакуумных эффектов трех тел, описаны эксперименты по измерению потенциала Казимира-Полдера в щели.
В работе магнитная проницаемость материалов ц = 1. Мы используем h = c=1 и единицы измерения Хевисайда-Лоренца.
✅ Заключение
[12] для случая, когда невозможно выразить потенциал Казимира-Полдера в терминах диагональной матрицы отражения, состоящей из коэффициентов отражения для TE и TM мод. Дифракция электромагнитной волны в системе с плоскопараллельным граничным слоем Черна-Саймонса описывается недиагональной матрицей отражения из-за вращения поляризаций после отражения падающей электромагнитной волны от слоя [37,38]. техника, разработанная в данной работе, используется для получения новых формул для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома при наличии диэлектрических полупространств с плоскопараллельными граничными слоями Черна-Саймонса.
Техника, разработанная в настоящей работе, может быть полезной для определения потенциала Казимира-Полдера анизотропного нейтрального атома, расположенного между любыми средами с плоскопараллельными границами, когда вращение поляризаций происходит после отражения от границ. В общем, как только электрические и магнитные поля, отраженные от плоскопараллельной границы, определены, потенциал Казимира-Полдера анизотропного нейтрального атома в системе может быть найден с помощью техники, разработанной в этой работе. Следует подчеркнуть, что формализм полезен для анизотропного атома, расположенного в системе сред с плоскопараллельными границами.
Работа начинается с определения потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома при наличии диэлектрического полупространства с плоским слоем Черна-Саймонса на его границе, представлен результат в общих формулах (60)-(63). Далее представлен вывод общего результата для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя диэлектрическими полупространствами с плоскопараллельными граничными слоями Черна-Саймонса, результат задается выражениями (80)-(83) при подстановке в хорошо известную формулу (13). Этот общий результат затем используется для получения формул (92)-(94) для составляющих потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса в вакууме, выраженных через трансцендентные функции Лерча. Потенциал Казимира-Полдера атома, находящегося
между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса на больших расстояниях атома от обоих слоев, выражается через трансцендентные функции Лерча и полилогарифмы в формулах (98)-(104). Все эти результаты для потенциалов Казимира-Полдера являются новыми.
Знание формул для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома между слоями Черна-Саймонса в вакууме и на диэлектриках важны для точного сравнения теории и экспериментов, обсуждаемых в разделе 5. Квантование параметров a-1, а2 в топологических изоляторах, изоляторах Черна и квантовых слоях Холла приводят к точному знанию потенциала Казимира-Полдера атома на больших расстояниях от границ полости с пограничными слоями Черна-Саймонса, что важно для планирования экспериментов и проведения точного сравнения теории и экспериментов.
Новые P-нечетные эффекты для потенциала Казимира-Полдера между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса в вакууме за счет замены а2^ —а2 предсказаны и проанализированы в разделе 5. P-нечетные эффекты возникают из-за взаимодействия трех тел между нейтральным атомом в его основном состоянии и двумя слоями Черна-Саймонса. Результаты демонстрируют, что нейтральный атом с КЭД-дипольным взаимодействием может стать эффективным инструментом для измерения P-нечетных вакуумных эффектов из-за поворота одного из слоев Черна-Саймонса на 180 градусов. Предсказанная зависимость потенциала Казимира-Полдера нейтрального атома от поворота одного из слоев Черна-Саймонса в полости на 180 градусов предполагает интригующую фундаментальную экспериментальную проверку свойств квантового вакуума, основанную на вращении топологического материала.



