WikiDer > Nullpunktsenergie

Das Nullpunktsenergie von a quantenmechanisches System ist die Energie des Seins Grundzustand. Es ist das Ergebnis der Heisenbergsche Unschärferelation, die vorschreibt, dass die Impuls und der Position eines Teilchens kann nicht gleichzeitig genau bestimmt werden. Die Nullpunktsenergie war schon 1913 vorgeschlagen von Albert Einstein und Otto Stern.

Physikalischer Quantenoszillator

Eine quantenphysikalische Harmonische Oszillator hat es Energiespektrum:

${displaystyle E_{n}=hbar omega (n { frac {1}{2}})}$,

in welchem ${displaystyle hbar }$ das Konstante von Dirac ist und ω = 2f das Winkelgeschwindigkeit des Oszillators. Selbst im niedrigsten Energiezustand ist die Grundzustand mit nein = 0, es gibt also eine Energie ungleich Null:

${displaystyle E_{0}={ frac {1}{2}}hbar omega }$.

Absoluter Nullpunkt

Die Nullpunktsenergie ist daher auch die Energie eines Systems am Absoluter Nullpunkt (0 k = -273,15 °C). Obwohl klar erscheint, dass bei fortgesetzter Abkühlung die Bewegungen der Atome „einfrieren“, bleibt dennoch eine quantenphysikalische Restbewegung. Dies ist die Nullpunktsenergie. Diese Nullpunktsenergie kann thermisch nicht direkt gemessen werden, da nur TemperaturUnterschiede bestimmt werden kann. Indirekt lässt sich die Nullpunktsenergie jedoch durch den Vergleich bestimmter Merkmale von Isotope. Der direkte experimentelle Nachweis konnte 1928 erbracht werden, indem die Temperaturunabhängigkeit des Interferenz von röntgen (oder Röntgenstrahlung).

Vakuumenergie

In einem Sonderfall der Quantenfeldtheorie die Nullpunktsenergie wird Vakuumenergie genannt, weil sie die Energie des Leeren darstellt Platz beschreibt. Laut der Quantenmechanik existiert von der Heisenbergsche Unschärferelation sogar im absoluten Vakuum immer eine Chance des spontanen Auftretens von Teilchen-Antiteilchen. Diese zerstören sich dann gegenseitig (Vernichtung), wobei zwei Photonen stammen. Durch den Nachweis der Casimir-Effekt ist die Existenz davon virtuelle Partikel-Antiteilchen/Photonen wurden nachgewiesen.

Auf kosmologische Skala Vakuumenergie ist ein wichtiger Gestaltungsfaktor. Sie würde de Inflation des frühen Universums (eine exponentielle Expansion über einen sehr kurzen Zeitraum). Die Inflationstheorie löste beides Horizontproblem wenn es Ebenheitsproblem auf. Kürzliche Sichtungen einer bestimmten Spezies Supernova (Typ Ia, der immer die gleiche Leuchtkraft hat) legen nahe, dass unser Universum nicht statisch ist und in Zukunft nicht schrumpfen wird, sondern dass es sich immer schneller ausdehnt. Auch hier wird das „falsche Vakuum“ (oder Vakuumenergie) als mögliche Ursache in Betracht gezogen. Nach einigen Theoretikern ist die Vakuumenergie die gleiche wie die 'dunkle Energie“, das kürzlich postuliert wurde, um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären.

Anwendbarkeit

Theoretische Berechnungen der Nullpunktsenergie ergeben sehr unterschiedliche Werte, von wenigen giga-Joule pro m²³ in unvorstellbarer Höhe von 10¹¹⁶ Joule pro m³. Mit dieser letzten Zahl würde die Nullpunktsenergie eines Kubikzentimeter Vakuums ausreichen, um das gesamte Milchstraße verdunsten". Die Nullpunktsenergie lässt sich nach Ansicht einiger Forscher theoretisch abgreifen, doch die Mehrheit der Physiker bezweifelt dies. Energie kann nur entzogen werden, wenn sie von einem höheren in einen niedrigeren Zustand fließt. Und – soweit wir heute wissen – Nullpunktsenergie ist der niedrigste Energiezustand, den ein System haben kann.

Doch der Vorschlag, Energie aus einem Vakuum „freisetzen“ zu können, hat die Aufmerksamkeit von Amateuren auf sich gezogenErfinder und Pseudowissenschaftler. Viele Pläne für kostenlose energiegeneratoren wurden bereits vorgestellt. Als Ergebnis all dieser Aufmerksamkeit und der faszinierenden theoretischen Erklärung hat das Konzept der Nullpunktsenergie ein Eigenleben in der Welt angenommen Popkultur, wo es auftaucht Science-Fiction-Geschichten, Spiele und Filme.

Externe Links

• Artikel zum Thema Vakuumenergie aus der Abteilung Theoretische Physik des Universität Amsterdam