Il mondo microscopico è un mondo molto turbolento. Tutti i campi sono soggetti ad oscillazioni imprevedibili e continue, dall’inflatone, all’elettromagnetismo, dal nucleare forte a quello debole, fino a giungere al campo gravitazionale.
Le oscillazioni sono così forti da permettere a questi campi di esistere in regioni dello spazio prive di materia e di forze. Ecco perché il concetto di vuoto riferito allo spazio è un concetto molto insidioso e per certi versi inesatto. Nelle fisica pre-quantistica una regione di spazio si diceva vuota se priva di materia e se tutti i campi al suo interno hanno valore uniformemente nullo.
Grazie al principio di indeterminazione abbiamo compreso però che il valore di un campo può oscillare attorno al valore zero ma non può essere zero per più di un breve istante. Questo fenomeno è conosciuto come fluttuazione del vuoto. Nel 1948 il fisico olandese Hendrik Casimir (1909-2000) immaginò un modo per registrare sperimentalmente le fluttuazioni del vuoto.
Mentre studiava perché fluidi come la maionese si muovessero con tanta lentezza, formulò la teoria dell’effetto che da lui prese il nome, secondo la quale nel vuoto, tra due lastre piane affacciate, si esercita una forza attrattiva dovuta alle fluttuazioni quantistiche.
L’intuizione geniale di Casimir fu quella di inserire due lamine di metallo in una regione di spazio vuoto in questo modo constatò che la riduzione delle oscillazioni in questa regione produceva un effetto attrattivo tra le due lamine.
All’epoca in cui Casimir pubblicò i suoi risultati non esistevano strumentazioni cosi sofisticate da poter misurare questo piccolissimo effetto. Poco più di una decina d’anni dopo un altro fisico olandese Marcus Spaarnay riuscì ad effettuare una prima rudimentale misurazione che dava ragione a Casimir e da allora si sono succedute numerose rilevazioni sperimentali che hanno confermato l’esistenza della cosiddetta forza di Casimir.
I fisici hanno impiegato quasi un secolo per sviluppare il formalismo matematico in grado di descrivere le fluttuazioni quantistiche dei campi elettromagnetici, gravitazionali e nucleari. Come spesso accade però risolto un problema, se ne sarebbe aperto un altro, come vedremo nel prossimo post.
