Nulla ingadozás

A nullpont - ingadozások egy kvantumrendszer ingadozásai alapállapotban , a legalacsonyabb energiájú, a bizonytalansági elv miatt .

Először a harmonikus oszcillátorok kvantálásában fedezték fel, és a kifejezést általában olyan rendszerekkel kapcsolatban használják, amelyek ezek gyűjteményeként vannak ábrázolva, mint például a szabad kvantumterek . A kondenzált közegben nulla vákuumrezgés és nulla atomrezgés van , amelyek a kristályrács normál termikus rezgésének „kifagyása” után jönnek létre . Így a nullponti energia nem más, mint a rendszer alapállapotának energiája . Egy oszcillátor nulla rezgésének energiája egyenlő

ahol  a Planck -állandó ,  a nulla rezgés frekvenciája .

Ugyanez a képlet határozza meg a fizikai vákuum nulla rezgésének energiáját is , amelyet nulla energiának nevezünk [1] . Formálisan véges térfogatú fizikai vákuum nullponti rezgésének összenergiája végtelen , azonban a kvantummechanika szempontjából gyakorlatilag lehetetlen felhasználni, bár olyan finom hatásokhoz vezet, mint a Lamb-eltolódás . és a Kázmér-effektus .

Az elektromágneses tér nulla rezgései

A vákuum a modern kvantumtérelméletben a mezők legalacsonyabb alapállapotát jelenti, amelyek leírják a megfelelő elemi részecskéket . A kvantumelektrodinamikában megkülönböztetik az elektromágneses tér vákuumát és az elektron-pozitron tér vákuumát . A bizonytalansági relációból az következik , hogy vákuum állapotban a mezők nulla rezgéseket hajtanak végre, amelyeket gyakorlatilag kialakuló részecske - antirészecske páros állapotoknak tekintünk .

Matematikailag ez az elektromágneses tér jelensége független harmonikus oszcillátorok halmazaként ábrázolható a hullámvektor minden lehetséges értékével . Ebben az esetben az elektromos térerősség a sebesség, a mágneses térerősség pedig a koordináták szerepét tölti be. A kvantummechanikából következik, hogy az oszcillátor csak diszkrét energiaértékű állapotokban lehet:

ahol  a hullámvektorral rendelkező fotonok száma . Az elektromágneses tér alapvető, legalacsonyabb állapotában nincsenek fotonok, vagyis ebben az esetben az elektromágneses tér energiája vákuum állapotban végtelenül nagy értéknek bizonyul.

A kvantumelektrodinamikában nem a nulláról, hanem az elektromágneses tér vákuumállapotának nulla szintjéről kapcsolnak át az energia számlálására. Az elektromos és mágneses mezők átlagos értéke vákuum állapotban nullával egyenlő, de ezeknek a mennyiségeknek a négyzeteinek átlagértéke nagyobb, mint nulla.

2019-ben az elektromágneses tér nulla rezgésének közvetlen mérését végezték egy nemlineáris kristályon a lézersugárzás áthaladása során [2] .

A kísérletekben

A vákuum elektromágneses terének nulla rezgésének jelenléte a kísérletben megfigyelhető hatásokhoz és következményekhez vezet . A vákuum elektromágneses mező nullponti rezgésének legismertebb megnyilvánulása a Casimir-effektus [3] [4] , a spontán emisszió és a Lamb-eltolódás .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A. M. Prohorov. Fizikai enciklopédia , "Zero oscillations" cikk ( elektronikus változat ).
  2. ↑ Ileana-Cristina Benea-Chelmus, Francesca Fabiana Settembrini, Giacomo Scalari, Jérôme Faist . Elektromos térkorrelációs mérések az elektromágneses vákuumállapoton Archivált : 2019. május 4., a Wayback Machine // Nature , 568. kötet, 202–206. oldal (2019).
  3. ↑ Martynenko A.P. Vákuum a modern kvantumelméletben, Soros Educational Journal , 7. évf., 5. szám, 2001, p. 86-91.
  4. ↑ Sadovsky M. V. Előadások a kvantumtérelméletről, Moszkva-Izhevszk: Számítógépes Kutatóintézet, 2003, 480 pp., ISBN 5-93972-241-5 , 800 példány.

Irodalom