Vakuumenergie

Vakuumenergie

Durch den Physiker Stephen Hawking als Resultat der Grundzustandsfluktuation postulierte "virtuelle" Energie, welche es erlaubt kurzzeitig Virtuelle (also nicht direkt beobachtbare) Teilchen entstehen und diese gleich wieder Annihilieren zu lassen.

Die Vakuumenergie kann also Teilchen "aus dem Nichts" entstehen lassen, doch ist die schnell erfolgende Annihilation, von aus ihr spontan entstehenden Teilchen und Antiteilchen, und die somit erfolgte Rückführung in den Grundzustand durch die Unschärfe des Systems keine Verletzung des Energieerhaltungssatzes.

Theoretische Herleitung

Stephen Hawking hat seine Gedanken dazu wie folgt geschildert: Man nehme ein quantisiertes Objekt, in diesem Gedankenexperiment ein unglaublich winziges Pendel und man sage es ist in einem Zustand vollkommener Ruhe. Dies setzt voraus, dass Ort und Impuls gleichzeitig bekannt sind, nämlich 0, doch dies wäre eine Verletzung der Unschärferelation. Also postuliert man, dass Ort oder Geschwindigkeit unscharf sind, was bei näherer Betrachtung dazu führt, dass das Pendel entweder minimal vom senkrechten Winkel abweicht, wenn der Impuls 0 ist oder dass es minimale Schwingungen trotz allem ausführt bei senktrechter Ausrichtung nach "unten". Wir sehen also: Nichts kann gemäß der Quantentheorie in vollkommener Ruhe sein. Da das Pendel nun aber durch seine Schwingung/Abweichung vom Lot durch Sätze der klassischen Physik Energie besitzt, schließen wir daraus, dass nichts absolut in Ruhe sein kann und somit auch nie Energie von = 0 hat. Eine minimale Unschärfe von ~0 ist immer vorhanden, doch diese reicht als Vakuumenergie, der Theorie nach aus, um virtuelle Teilchen entstehen zu lassen. (Um physikalische Korrektheit zu gewährleisten sei noch ", und um sie wieder zu vernichten.", dazugefügt.)

Nachweis

Siehe Casimir-Effekt.

Siehe auch: Vakuumfluktuation