Hat das Vakuum eine Energie oder Masse (wegen den Vakuumfluktuationen)?
Hat das Vakuum eine Energie oder Masse (wegen den Vakuumfluktuationen)?
2 Antworten
Ja, das Vakuum hat sowohl Energie als auch Masse aufgrund von Vakuumfluktuationen. Laut der Quantenfeldtheorie gibt es ständige spontane Fluktuationen von Teilchen und Antiteilchen im Vakuum, die sich für kurze Zeit bilden und wieder verschwinden. Diese Fluktuationen erzeugen eine Energie, die als Vakuumenergie oder Vakuumfluktuationen bezeichnet wird. Diese Energie und die damit verbundene Masse des Vakuums haben messbare Auswirkungen, wie z. B. den Casimir-Effekt.
Dies stellt lediglich eine äußerst knappe Zusammenfassung dessen dar, was darüber hinaus noch zu erörtern wäre.
Jein. Anders herum: Vakuum, als der Idealzustand der Abwesenheit von Masse, Energie und allen Feldern existiert so nicht. Er kann nur annäherungsweise erreicht werden, s. a. Planck-Größen!
Im Besonderen kann quantenmechanisch nur ein niedrigstes Energieniveau angenommen werden, das aber erst einmal zeitlich unverändert ist. Fluktuation meint hier eine zeitlich nicht beobachtbare Erzeugung und Vernichtung virtueller Teilchen, die aus gewissen, gegensinnigen Operatoren der QM-Gleichungen hervorgehen. Im Besonderen sind diese virtuellen Teilchen bereits Teil der reellen Teilchen (e-, p+ usw.) und können nicht als extra Teilchen extrahiert werden. Es entstehen also im quantenmechanischem Vakuum nicht "geisterhaft" irgendwelche, realen Teilchen.
Weg von "Vakuumfluktuationen" in einem QM-Vakuum zurück zu einem thermodynamischen Vakuum können sich sehr wohl Teilchen-Antiteilchen-Paare bilden, was aber damit zusammenhängt, dass ein ausreichend energiereiches Photon vorhanden ist, dass in dieses Paar zerfällt. Das wäre also "nur" ein Beispiel für das Masse-Energie-Äquivalent, aber keine "geisterhafte" Teilchenentstehung.
Alsooo: Ja, ein QM-Vakuum hat ein niedrigstes Energieniveau, das von Null verschieden ist, aus dem aber keine Teilchen und keine Energie extrahiert werden kann. Und: Nein, ein thermodynamisches Vakuum hat für sich weder Energie noch Masse, ist aber der Ort, an dem Teilchen-Antiteilchen-Paarbildung (Energie → Teilchen) und -Annihilation (Teilchen → Photon/Energie) real beobachtet werden können.
Puh! Und jetzt nicht durcheinander kommen … 🤪