L’effetto Casimir si riferisce alla minuscola forza attrattiva che appare tra due piastre scariche nel vuoto. Questa forza di Casimir è misurabile solo quando le piastre sono estremamente vicine tra loro (diversi diametri atomici). Questa forza fu prevista nel 1948 da Hendrik Casimir, un fisico teorico olandese. Fu verificato sperimentalmente nel 1958 da Marcus Spaarnay, sempre alla Philips di Eindhoven mentre studiava le proprietà delle soluzioni colloidali. La causa riconosciuta dell’effetto Casimir sono le fluttuazioni quantistiche del vuoto (fluttuazioni di punto zero) del campo elettromagnetico tra le piastre.
La forza attrattiva si verifica perché, come indica la teoria quantistica, anche un cosiddetto vuoto contiene una moltitudine di particelle e antiparticelle elettromagnetiche virtuali in un continuo stato di fluttuazione. Questa è nota come energia del vuoto. Poiché lo spazio tra le piastre limita le possibili lunghezze d’onda delle coppie di particelle virtuali, ci sono meno particelle virtuali all’interno dello spazio tra le piastre rispetto allo spazio esterno. Ciò significa che la densità di energia tra le piastre è inferiore a quella della densità di energia dello spazio circostante, creando una pressione negativa che avvicina leggermente le piastre.
Più le piastre si avvicinano, minore è la densità di energia del vuoto. Solo nel 1997 l’esatta grandezza della forza di Casimir fu misurata da Steve K. Lamoreaux del Los Alamos National Laboratory insieme a Umar Mohideen e Anushree Roy dell’UC Riverside. Poiché l’utilizzo di due piastre parallele richiederebbe standard poco elevati per un allineamento preciso, sono state utilizzate una piastra e una sfera quasi perfetta. Entro un margine di errore del 5%, l’intensità è risultata essere proprio quella prevista dalla teoria quantistica; definita come l’energia di punto zero dei modi di Fourier del campo elettromagnetico tra le piastre.
Con determinati materiali e in determinate configurazioni, è stato dimostrato che l’effetto Casimir può essere ripugnante oltre che attraente. Sembra che la forza di Casimir sia troppo piccola per essere applicata utilmente a qualsiasi delle nostre tecnologie attuali, sebbene la conoscenza della sua esistenza possa essere essenziale per coloro che progettano dispositivi robotici micromeccanici o nanomeccanici nel presente e nei decenni a venire. Un giorno potrebbe essere possibile sfruttare l’effetto Casimir per la generazione di energia, anche se questo giorno è molto lontano ed è probabile che si scoprano fonti energetiche più efficienti prima ancora che ciò diventi possibile.