Fluctuația cuantică

Animație 3D a fluctuațiilor cuantice

În mecanica cuantică, fluctuațiile cuantice sunt schimbări temporare în starea de energie a spațiului gol , în conformitate cu principiul incertitudinii lui Heisenberg , care permit crearea de perechi virtuale particule - antiparticule .

Prin urmare, spațiul gol este de fapt o fierbere tumultuoasă a creației și anihilării , care pare calmă doar pentru că scara fluctuațiilor este mică și fluctuațiile tind să se anuleze reciproc. ^[1]

Principii

Conform principiului incertitudinii, energia și timpul sunt legate între ele

\Delta E\Delta t\geq {h \over 4\pi }

{\ displaystyle \ Delta E \ Delta t \ geq {h \ over 4 \ pi}}

{\ displaystyle \ Delta E \ Delta t \ geq {h \ over 4 \ pi}}

^[2]

Aceasta înseamnă că conservarea energiei poate fi încălcată, dar numai pentru perioade foarte scurte de timp: cu cât este mai puțină energie prezentă în fluctuație, cu atât încălcarea poate persista mai mult. Prin urmare, incertitudinea cuantică permite apariția în vid a unor cantități mici de energie care pot lua forma unor perechi de particule și antiparticule cu o viață foarte scurtă, de exemplu o pereche electron - pozitron . Efectele acestor particule sunt măsurabile, de exemplu asupra sarcinii efective a electronului care este diferită de sarcina sa „goală”.

Energia este întotdeauna conservată, dar valorile proprii ale operatorului hamiltonian al energiei observabile nu sunt aceleași (adică nu fac naveta ) cu operatorii numerici ai particulelor. Fluctuațiile cuantice ar fi jucat un rol foarte important în determinarea structurii universului timpuriu după Big Bang , fiind amplificate de expansiunea în modelul inflației cosmice formând nucleul original al tuturor structurilor observabile în prezent.

Notă

^ Conform teoriei cuantice, vidul nu conține nici materie, nici energie, ci conține „fluctuații”, adică tranziții între nimic și real, în care existența potențială poate fi transformată în existență reală în urma adăugării de energie (energia și materia sunt de fapt echivalent, deoarece în cele din urmă toată materia constă din pachete de energie). (EN) Malcolm W. Browne, New Direction in Physics: Back in Time , în The New York Times, 21 august 1990.
^ Leonid Mandelshtam și Igor Tamm , Relația de incertitudine dintre energie și timp în mecanica cuantică nerelativistă , în Izv. Akad. Nauk SSSR (ser. Fiz.) , Vol. 9, 1945, pp. 122–128. . Traducere în engleză: J. Phys. (URSS) 9 , 249-254 (1945).

Bibliografie

Lawrence B. Crowell: Fluctuații cuantice ale spațiu-timp. World Scientific, Singapore 2005, ISBN 978-981-256-515-0
Robert W. Carroll: Fluctuații, informații, gravitație și potențialul cuantic. Springer, Amsterdam 2006, ISBN 978-1-4020-4003-0
Helmut Hetznecker: Kosmologische Strukturbildung - von der Quantenfluktuation zur Galaxie. Spektrum Akad. Verl., Heidelberg 2009, ISBN 978-3-8274-1935-4
E. Calloni, (și colab.): Forța de fluctuație a vidului pe o cavitate rigidă Casimir într-un câmp gravitațional. Physics Letters A, Volume 297, Issues 5-6, 20 Mai 2002, S.328-333 Rezumat ^{[ link rupt ]} în arxiv
LH Ford, (și colab.): Focalizarea fluctuațiilor de vid. II. Fizic. Rev. A, Volumul 66, Ediția 6, 062106 (2002) Rezumat în arxiv

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre fluctuația cuantică

[1] Conform teoriei cuantice, vidul nu conține nici materie, nici energie, ci conține „fluctuații”, adică tranziții între nimic și real, în care existența potențială poate fi transformată în existență reală în urma adăugării de energie (energia și materia sunt de fapt echivalent, deoarece în cele din urmă toată materia constă din pachete de energie). (EN) Malcolm W. Browne, New Direction in Physics: Back in Time , în The New York Times, 21 august 1990.

[2] Leonid Mandelshtam și Igor Tamm , Relația de incertitudine dintre energie și timp în mecanica cuantică nerelativistă , în Izv. Akad. Nauk SSSR (ser. Fiz.) , Vol. 9, 1945, pp. 122–128. . Traducere în engleză: J. Phys. (URSS) 9 , 249-254 (1945).

[1]

[2]