Study of atomic energy shifts induced by Casimir cavities

Abstract

A Eletrodinâmica Estocástica (SED) é uma versão moderna da Eletrodinâmica Clássica, cuja principal inovação é a inclusão de um fundo eletromagnético aleatório à temperatura zero. Esta teoria tem descrito alguns fenómenos atómicos, até agora apenas explicados pela Mecânica Quântica. A SED sugere que as energias dos níveis atómicos são pré-determinadas pelo campo de ponto zero (ZPF). Assim, uma vez que as cavidades de Casimir suprimem alguns dos modos do ZPF, os átomos dentro dessas cavidades poderão sofrer desvios energéticos quer no estado fundamental quer no excitado. Desse modo, a comutação de átomos entre o espaço livre e cavidades de Casimir poderá levar à emissão de radiação ou a um ganho em energia nas suas propriedades radiativas. Este excesso de energia é fornecido pelo ZPF, que á saída da cavidade devolve aos átomos o desvio inicialmente sofrido conferindo-lhes as orbitas características do espaço livre. Com base nesta hipótese, começamos a nossa investigação estudando computacionalmente a interação do átomo de Hidrogénico clássico com ZPF, caracteristico do espaço livre e de uma cavidade de Casimir. Para isso, integramos numericamente o movimento do eletrão na sua orbita utilizando um modelo em duas dimensões já documentado, e desenvolvemos nós próprios um modelo em três dimensões. Estimamos também, o desvio do estado fundamental do átomo de Hidrogénio dentro de uma cavidade de Casimir, fazendo para isso uma aproximação ao oscilador harmónico. Feitos estes estudos teóricos e computacionais, propusemos um método experimental para medir o desvio energético nos níveis atómicos de átomos ao passarem por cavidades de Casimir. Projetamos e montamos um sistema experimental que permitiu passar gases através de cavidades de Casimir constituídas por membranas nano-porosas evaporadas com alumínio. O sistema, feito de aço-inox, foi conectado a dois monocromadores que nos permitiram irradiar o gás com uma frequência específica, e também, usando um PMT, fazer uma análise espectroscopia da radiação emitida. De seguida, fizemos uma análise espectroscópica de 150 a 550 nm, registando a radiação emitida por átomos de Xe ao passarem por membranas nano-porosas, onde algumas evidências de radiação foram observadas, no entanto, é necessário um estudo mais cuidadoso no futuro. Por ultimo, também testamos algumas hipóteses alternativas, excitando previamente os átomos de Xe, no entanto, não fomos capazes de distinguir qualquer radiação imitida do ruido de fundo. Concluímos ainda que o sistema não é suficientemente sensível nos comprimentos de onda desejados, maioritariamente devido ao PMT usado. Finalmente, concluímos o nosso trabalho sugerindo algumas melhorias