Феноменологическая модель казимировского притяжения металлической пленки

Abstract

С использованием техники квантовой теории поля изучается сила поверхностного взаимодействия (эффект Казимира), возникающего между массивным проводником и металлической пленкой, расположенной на диэлектрической подложке. Толщина пленки предполагается много меньше глубины скин-слоя на характерных частотах флуктуационных полей. Уравнения для одночастичной функции Грина электромагнитного поля внутри металлической пленки решены в рамках простой феноменологической модели. А именно, сложные макроскопические электродинамические свойства пленки описаны введением поверхностной диэлектрической проницаемости, которая определяется средней по толщине проводимостью < s >. В рамках такой модели предсказана зависимость силы казимировского притяжения от значения параметра зеркальности r , характеризующего взаимодействие электронов проводимости с поверхностью пленки. Результаты проведенного исследования демонстрируют принципиальную возможность экспериментального изучения электронных и поверхностных свойств металлических пленок с помощью измерения силы их казимировского притяжения.

За допомогою техніки квантової теорії поля вивчається сила поверхневої взаємодії (ефект Казимира), що виникає між масивним провідником та металевою плівкою, що розташована на діелектричній підложці. Товщина плівки передбачається набагато меншою за глибину скін-шару на характерних частотах флуктуаційних полів. Рівняння для одночастинкової функції Гріна електромагнітного поля усередині металевої плівки вирішуються в межах простої феноменологічної моделі. А саме, складні макроскопічні електродинамічні властивості плівки описано уведенням поверхневої діелектричної проникливості, яка визначається середньою за товщиною провідністю (а). В межах такої моделі передбачається залежність сили казимирівського притягання від значення параметра дзеркальності р, що характеризує взаємодію електронів провідності з поверхнею плівки. Результати проведеного дослідження демонструють принципову можливість експериментального вивчення електронних та поверхневих властивостей металевих плівок за допомогою вимірювання сили їх казимирівського притягання.

The force of the surface interaction (the Casimir effect) between a bulk conductor and a metal film on a dielectric substrate is studied using the technique of the quantum field theory. It is supposed that thickness of the film is much less than the skin depth at the characteristic frequencies of fluctuation fields. The one-particle problem of the Green function of the electromagnetic field is solved within a simple phenomenological model. Namely, the complex electrodynamic properties of the film are described by introducing a surface dielectric permittivity which is determined by the average sample conductivity (a). The dependence of the Casimir force on the specularity parameter p characterizing the electron-surface interaction is predicted within the model. The results of this paper demonstrate the principal possibility of experimental study of the electron and surface properties of the metal films by measuring their Casimir attraction.