「ゆらぎ」という基本的な自然現象を通して、カシミール効果の物理学的基礎から技術応用までを、簡潔かつ丁寧に解説する。
真空に平行な金属板を十ナノメートル程度の間隔で置くと、金属板の間に一気圧ほどの引力が働きます。これが量子ゆらぎによって引き起こされる「カシミール効果」です。カシミール力はゆらぐ電磁場の境界条件を上手に制御することで、斥力にもなります。機能発現の宝庫であるカシミール効果が実験により立証されて20年が経ち、半永久的な寿命をもち電力をほとんど消費しないモータやアクチュエータ、ナノニュートン程度の極めて微弱な力を精度よく測る高感度力センサーなどを扱うマイクロ・ナノマシンやナノフォトニクスなどへの応用が、欧米を中心に盛んに研究されています。本書では基本的な自然現象である「ゆらぎ」を通して、カシミール効果の物理学的基礎から技術応用までを、簡潔かつ丁寧に解説します。
第1章 ゆらぎと応答
1.1 ゆらぎと電気伝導
1.2 ゆらぎと調和振動子
1.3 脳のゆらぎと超低消費電力コンピュータ
第2章 ゆらぎを通して物理の本質がみえる
2.1 ジョンソンーナイキストノイズ
2.2 キャレンーウェルトンの搖動散逸定理
2.3 電磁場のゆらぎが誘起する現象について
第3章 量子ゆらぎを通して物理現象を理解する
3.1 物質波の正体とは
3.2 時間とエネルギーの不確定性関係と量子ゆらぎ
3.3 零点エネルギーの証拠を探して
3.4 量子ゆらぎの実体化
第4章 電磁ゆらぎを源とするカシミール効果
4.1 ファンデルワールス力とカシミール力
4.2 量子力学的な調和振動子
4.3 電磁ゆらぎが引き起こすカシミール力
4.4 ミクロな電流密度のゆらぎと搖動散逸定理
第5章 カシミール効果の発見からリフシッツ理論へ
5.1 量子現象である電磁ゆらぎの巨視的記述
5.2 有限温度のグリーン関数と遅延グリーン関数
5.3 吸収性物質中の光子の遅延グリーン関数
5.4 電磁ゆらぎの相関関数
第6章 連続体力学の視点からみたリフシッツ理論
6.1 古典電磁気学のマクスウェル方程式
6.2 電磁ゆらぎの確率論的アプローチ
6.3 非局所連続体力学とは
6.4 非局所電磁力学のマクスウェル方程式
6.5 リフシッツ理論の非局所電磁力学的解釈
第7章 カシミールーリフッツ力の数値解法
7.1 グリーン関数再訪
7.2 ウイック回転
7.3 カシミールーリフシッツ力の数値解法の骨子
第8章 カシミールーリフシッツ力の実験と技術応用
8.1 反発するカシミールーリフシッツ力
8.2 応用事例
8.3 今後の技術応用について
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