論文の概要: Probing the screening of the Casimir interaction with optical tweezers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.00157v2
• Date: Thu, 24 Jun 2021 18:25:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-06 00:14:42.348310
• Title: Probing the screening of the Casimir interaction with optical tweezers
• Title（参考訳）: 光学的ツイーザによるカシミール相互作用のスクリーニング
• Authors: L. B. Pires, D. S. Ether, B. Spreng, G. R. S. Ara\'ujo, R. S. Decca, R. S. Dutra, M. Borges, F. S. S. Rosa, G.-L. Ingold, M. J. B. Moura, S. Frases, B. Pontes, H. M. Nussenzveig, S. Reynaud, N. B. Viana, P. A. Maia Neto
• Abstract要約: シリカ溶液中の2つの微粒子間のコロイド相互作用を光学的ツイーザの助けを借りて、0.2,mu$mから0.5,mu$mの範囲で測定した。 その結果、熱零周波寄与の性質に光を当て、極性液体のカシミールアトラクションが以前予想されていたよりも長い範囲にあることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We measure the colloidal interaction between two silica microspheres in aqueous solution in the distance range from $0.2\,\mu$m to $0.5\,\mu$m with the help of optical tweezers. When employing a sample with a low salt concentration, the resulting interaction is dominated by the repulsive double-layer interaction which is fully characterized. The double-layer interaction is suppressed when adding $0.22\,$M of salt to our sample, thus leading to a purely attractive Casimir signal. When analyzing the experimental data for the potential energy and force, we find good agreement with theoretical results based on the scattering approach. At the distance range probed experimentally, the interaction arises mainly from the unscreened transverse magnetic contribution in the zero-frequency limit, with nonzero Matsubara frequencies providing a negligible contribution. In contrast, such unscreened contribution is not included by the standard theoretical model of the Casimir interaction in electrolyte solutions, in which the zero-frequency term is treated separately as an electrostatic fluctuational effect. As a consequence, the resulting attraction is too weak in this standard model, by approximately one order of magnitude, to explain the experimental data. Overall, our experimental results shed light on the nature of the thermal zero-frequency contribution and indicate that the Casimir attraction across polar liquids has a longer range than previously predicted.
• Abstract（参考訳）: 2つのシリカマイクロスフィア間のコロイド相互作用を、光学トワイザーを用いて0.2\,\mu$mから0.5\,\mu$mの範囲で測定した。 低塩濃度の試料を用いる場合、結果として生じる相互作用は、完全に特徴づけられる反発性二重層相互作用によって支配される。 試料に0.22\,$Mの塩を加えると二重層相互作用が抑制され、純粋に魅力的なカシミール信号となる。 ポテンシャルエネルギーと力に関する実験データを解析すると,散乱法に基づく理論的結果とよく一致している。 実験により得られた距離範囲では, ゼロ周波数限界における非スクリーン横磁束と非ゼロの松原周波数との相互作用が中心となる。 これとは対照的に、無防備な寄与は電解質溶液中のカシミール相互作用の標準的な理論モデルには含まれず、ゼロ周波数項は静電揺らぎ効果として別々に扱われる。 その結果、この標準模型では、実験データを説明するのにおよそ1桁の強さで、結果として得られる引力は弱すぎる。 実験の結果, 熱零周波寄与の性質に光を当てた結果, 極性液体におけるカシミールのアトラクションが従来予測されていたよりも長い範囲であることが示唆された。

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