Calculation of the Casimir energy and the Casimir-Polder potential for systems with sharp boundaries by scattering theory methods

Abstract

Метод отраженных функций Грина обобщен для рассмотрения смешения электромагнитных поляризаций после отражения от плоской границы между различными средами и применен для определения потенциала Казимира-Полдера в системах с плоскими граничными слоями Черна-Саймонса. Метод впервые применен для определения потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома при наличии плоского граничного слоя Черна-Саймонса на диэлектрическом полупространстве. Получен общий результат для потенциала Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя диэлектрическими полупространствами с плоскопараллельными граничными слоями Черна-Саймонса. Потенциал Казимира-Полдера анизотропного атома, находящегося между двумя плоскопараллельными слоями Черна-Саймонса в вакууме выражается с помощью специальных функций. Обнаружены и проанализированы новые Р-нечетные вакуумные эффекты трех тел в системе из двух плоскопараллельных слоев Черна-Саймонса и нейтрального атома в основном состоянии, находящегося между слоями. Примечательно, что P-нечетные вакуумные эффекты трех тел, возникающие из-за поворота одного из слоев Черна-Саймонса на 180 градусов, могут быть проверены в экспериментах нейтральными атомами, взаимодействующими КЭД-дипольным взаимодействием с электромагнитным полем.

Green functions scattering method is generalized to consider mixing of electromagnetic polarizations after reflection from the plane boundary between different media and applied to derivation of the Casimir-Polder potential in systems with Chern-Simons plane boundary layers. The method is first applied to derive the Casimir-Polder potential of an anisotropic atom in the presence of a Chern-Simons plane boundary layer on a dielectric half-space. Then a general result for the Casimir-Polder potential of an anisotropic atom between two dielectric half-spaces with Chern-Simons plane parallel boundary layers is derived. The Casimir-Polder potential of an anisotropic atom between two Chern-Simons plane parallel layers in vacuum is expressed through special functions. Novel P-odd three-body vacuum effects are discovered and analyzed in the system of two Chern-Simons plane parallel layers and a neutral atom in its ground state between the layers. Remarkably, P-odd three-body vacuum effects arising due to 180 degree rotation of one of the Chern-Simons layers can be verified in experiments with neutral atoms having QED dipole interaction with an electromagnetic field.