Cos'è l'energia del punto zero?
L'energia del punto zero è una piccola quantità di energia che esiste in tutto lo spazio. È anche noto come energia del vuoto. In altre parole, l'energia del punto zero è l'energia più bassa possibile che un sistema fisico meccanico quantistico possa avere, altrimenti nota come energia dello stato fondamentale. Il termine e il concetto sono stati cooptati da sostenitori pseudoscientifici dell'energia libera negli ultimi decenni, ma è stato originariamente proposto da Albert Einstein e Otto Stern nel 1913. Il sistema meccanico quantistico che corrisponde all'energia del punto zero è chiamato zero- campo punto.
L'esistenza dell'energia del punto zero è stata confermata sperimentalmente, in quello che viene chiamato l'esperimento di Casimir. L'esperimento Casimir consiste nel mettere due piastre metalliche non caricate molto vicine tra loro nel vuoto. L'attrezzatura sensibile rivela che c'è una leggera attrazione - o talvolta, repulsione, a seconda della disposizione - tra i due, anche in completa assenza di qualsiasi altra forza.
Questo può essere spiegato in termini di particelle virtuali che lampeggiano continuamente dentro e fuori dall'esistenza quadrilioni di volte al secondo attorno alle piastre. Il grado di separazione tra le piastre limita il tipo di particelle che possono lampeggiare e, se le piastre sono molto vicine, si crea una pressione netta verso l'interno. Quando le piastre sono posizionate a 10 nanometri (circa 100 volte il diametro di un atomo) l'una dall'altra, la pressione è equivalente a circa 1 atmosfera.
L'energia del punto zero manifestata dall'effetto Casimir è molto piccola, quindi è molto dubbio che potrebbe essere sfruttato per creare dispositivi di "energia libera", come sostengono le persone da decenni. L'effetto Casimir è tuttavia un fenomeno fisico molto interessante e un'area di ricerca attiva. Poiché l'effetto Casimir diventa la forza dominante che opera su scale di lunghezza molto breve in assenza di cariche elettromagnetiche, comprendere che è molto rilevante per la progettazione di piccole macchine, tra cui micromacchine e nanomacchine.
Un primo calcolo della grandezza dell'energia del punto zero calcolò che l'energia totale in un metro cubo di vuoto sarebbe sufficiente per far bollire tutti gli oceani del mondo. Questa cifra potrebbe aver ispirato i non fisici a immaginare malinconicamente che potesse essere facilmente sfruttato per produrre energia libera. È diventato chiaro che questo calcolo sembra contraddire la prima legge della termodinamica e la nostra comprensione della cosmologia dell'universo, tuttavia. Non tiene conto del fatto che il valore iniziale dell'energia nel Big Bang diminuirà progressivamente con l'espansione dell'universo. Questa confusione ha portato a un grande impulso tra i fisici per stabilire un modello della densità di energia del punto zero che sia coerente con l'osservazione.