Hvad er negativ energi?

Mens mange kender "negativ energi" for at henvise til den negative chi, negativ aura eller på anden måde skadelig energi, som en person afgiver, har udtrykket også en videnskabelig definition. Baseret på Heisenberg -usikkerhedsprincippet har negativ energi at gøre med de iboende udsving i energi, der findes i ethvert energi eller magnetisk felt. Denne form for "eksotisk stof" er en meget uforudsigelig kraft, der har vist sig at eksistere inden for midt i felterne med nul energi. Selvom det er vanskeligt at identificere, spekuleres denne type energi til at eksistere ved randen af ​​sorte huller og er blevet nævnt som en nødvendig forudsætning for tidsrejser af Stephen Hawking.

Begrebet negativ energi blev foreslået af den britiske fysiker Paul Adrien Maurice Dirac i 1928, som en komponent i DIRAC -ligningen. Denne ligning var designet til at være konsistent med standarderne for særlig relativitet. I denne ligning beskrev Dirac, hvordan kvantetilstande med positiv energi ville blive opvejet af negativ energigy. Generelt vil disse to typer energi afbalancere hinanden. Således er en negativ form for energi normalt ikke et observerbart fænomen. I tilfælde af et rent vakuum udtrykkes der imidlertid negative energilater for alle atomer inden for vakuumet, mens der ikke vil blive udtryet nogen positive energilater. Dette koncept kaldes Dirac Sea.

Teoretisk set kan et hul udvikle sig i Dirachavet, hvis en omstrejfende gammastråle kolliderer med elektroner i en negativ energistilstand og således konverterer det til en positivt ladet elektron. Et sådant hul i Dirachavet ville opføre sig på den modsatte måde af den originale, negativt ladede elektron. Den nye positivt ladede elektron ville være et eksempel på antimateri. Således bør antimaterie ikke forveksles med en negativ energistilstand.

I 1948 forudsagde den hollandske fysiker Hendrick Casimir, at der kunne eksistere en lille attraktiv kraftWeen to uladede, parallelle plader i et vakuum. Hvis pladerne hviler ekstremt tæt på hinanden, produceres negativ energi, da antallet af elektromagnetiske bølger mellem de to plader bliver mindre end det omgivende rum. I det væsentlige bliver en negativ energiforstatus til stede, når bølgelængderne af partikler i et bestemt rumområde er mindre end hvad der normalt kan måles.

Casimirs forudsigelser er blevet observeret i to separate eksperimenter. Det første eksperiment fandt sted i 1958 og blev overvåget af M. J. Sparnaay. Det gav resultater, der var i overensstemmelse med Casimirs teorier. Det andet eksperiment af Steve K. Lamoreaux blev udført i 1997. I stedet for at bruge to plader i eksperimentet, parrede Lamoreaux en enkelt plade med en anden plade, der var en del af en næsten præcis sfære. Dette eksperiment bekræftede også Casimirs forudsigelser. Mens negative energiforstater muligvis ikke kan observeres, er de blevet bevist både teoretisk as så godt som ved hjælp af eksperiment.