Che cos'è l'energia negativa?
Mentre molti conoscono "energia negativa" per riferirsi al chi negativo, aura negativa o energia altrimenti dannosa che una persona emana, il termine ha anche una definizione scientifica. Basato sul principio di incertezza di Heisenberg, l'energia negativa ha a che fare con le fluttuazioni intrinseche nell'energia che esiste in qualsiasi energia o campo magnetico. Questa forma di "materia esotica" è una forza altamente imprevedibile che ha dimostrato di esistere in mezzo a campi di energia zero. Anche se difficile da identificare, questo tipo di energia si ipotizza sull'orlo dei buchi neri ed è stato citato come un prerequisito necessario per viaggiare nel tempo da Stephen Hawking.
Il concetto di energia negativa fu proposto dal fisico britannico Paul Adrien Maurice Dirac nel 1928, come componente dell'equazione di Dirac. Questa equazione è stata progettata per essere coerente con gli standard di relatività speciale. In questa equazione, Dirac ha descritto come gli stati quantici di energia positiva sarebbero compensati da energia negativa. In generale, questi due tipi di energia si bilanciano l'un l'altro. Pertanto, una forma negativa di energia non è di solito un fenomeno osservabile. Tuttavia, nel caso di un vuoto puro, saranno espressi stati energetici negativi per tutti gli atomi all'interno del vuoto mentre non saranno espressi stati energetici positivi. Questo concetto è indicato come il mare di Dirac.
Teoricamente, un buco può svilupparsi nel mare di Dirac se un raggio gamma vagante si scontra con elettroni in uno stato di energia negativo, convertendolo in un elettrone caricato positivamente. Un simile buco nel mare di Dirac si comporterebbe nel modo opposto dell'elettrone originale, caricato negativamente. Il nuovo elettrone caricato positivamente sarebbe un esempio di antimateria. Pertanto, l'antimateria non deve essere confusa con uno stato di energia negativo.
Nel 1948, il fisico olandese Hendrick Casimir predisse che poteva esistere una piccola forza attrattiva tra due piastre parallele non caricate nel vuoto. Se le piastre si appoggiano estremamente vicine l'una all'altra, viene prodotta energia negativa poiché il numero di onde elettromagnetiche tra le due piastre diventa inferiore a quello dello spazio circostante. In sostanza, uno stato negativo di energia diventa presente quando le lunghezze d'onda delle particelle in una determinata regione dello spazio sono inferiori a quelle che possono essere normalmente misurate.
Le previsioni di Casimir sono state osservate in due esperimenti separati. Il primo esperimento si è verificato nel 1958 ed è stato supervisionato da MJ Sparnaay. Ha prodotto risultati coerenti con le teorie di Casimir. Il secondo esperimento, di Steve K. Lamoreaux, è stato condotto nel 1997. Invece di usare due piastre nell'esperimento, Lamoreaux ha accoppiato una singola piastra con un'altra piastra che faceva parte di una sfera quasi precisa. Questo esperimento ha anche confermato le previsioni di Casimir. Sebbene gli stati negativi di energia possano non essere osservabili, sono stati dimostrati sia teoricamente che mediante esperimenti.