論文の概要: Measurement of the Casimir Force between 0.2 and 8 mum: Experimental Procedures and Comparison with Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.03857v1
• Date: Thu, 8 Apr 2021 16:00:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-04 11:54:00.308237
• Title: Measurement of the Casimir Force between 0.2 and 8 mum: Experimental Procedures and Comparison with Theory
• Title（参考訳）: 0.2mから8mのカシミール力の測定:実験的手順と理論との比較
• Authors: Giuseppe Bimonte, Benjamin Spreng, Paulo A. Maia Neto, Gert-Ludwig Ingold, Galina L. Klimchitskaya, Vladimir M. Mostepanenko, and Ricardo S. Decca
• Abstract要約: 本研究では,Au被覆のサファイア球とAu被覆の深部シリコントレンチの上部および下部との差分カシミール力の測定結果について述べる。 測定された力信号のランダムかつ系統的な誤差は95%の信頼度で決定される。 表面粗さとエッジ効果について検討し, 無視できるほど小さいことを示した。
• 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 present results on the determination of the differential Casimir force between an Au-coated sapphire sphere and the top and bottom of Au-coated deep silicon trenches performed by means of the micromechanical torsional oscillator in the range of separations from 0.2 to 8 $\upmu$m. The random and systematic errors in the measured force signal are determined at the 95\% confidence level and combined into the total experimental error. The role of surface roughness and edge effects is investigated and shown to be negligibly small. The distribution of patch potentials is characterized by Kelvin probe microscopy, yielding an estimate of the typical size of patches, the respective r.m.s. voltage and their impact on the measured force. A comparison between the experimental results and theory is performed with no fitting parameters. For this purpose, the Casimir force in the sphere-plate geometry is computed independently on the basis of first principles of quantum electrodynamics using the scattering theory and the gradient expansion. In doing so, the frequency-dependent dielectric permittivity of Au is found from the optical data extrapolated to zero frequency by means of the plasma and Drude models. It is shown that the measurement results exclude the Drude model extrapolation over the region of separations from 0.2 to 4.8~$\upmu$m, whereas the alternative extrapolation by means of the plasma model is experimentally consistent over the entire measurement range. A discussion of the obtained results is provided.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,Au-coated sapphire sphere とAu-coated deep Silicon trenches の上部および下部のカシミール力について,0.2 から 8 $\upmu$m の範囲でマイクロメカニカルねじり振動子を用いて測定した。 測定された力信号のランダムおよび系統的誤差は、95%の信頼度で決定され、合計実験誤差に結合される。 表面粗さとエッジ効果について検討し, 無視できるほど小さいことを示した。 パッチ電位の分布はケルビンプローブ顕微鏡によって特徴づけられ、パッチの典型的なサイズ、各r.m.s.電圧、測定力への影響を推定できる。 実験結果と理論の比較を適合パラメータなしで行った。 この目的のために、球面幾何学におけるカシミール力は散乱理論と勾配展開を用いた量子電磁力学の第一原理に基づいて独立に計算される。 これにより、Auの周波数依存性誘電率は、プラズマとドルーデモデルを用いてゼロ周波数に外挿された光学データから得られる。 その結果,Drudeモデル外挿は0.2～4.8〜$\upmu$mの分離領域で除外され,プラズマモデルによる代替外挿は全測定範囲で実験的に一定であることが示唆された。 得られた結果に関する議論が提供される。

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