負のエネルギーとは何ですか？

多くの人が「負のエネルギー」を知って、負の気、負のオーラ、または人が放つ有害なエネルギーを指すが、この用語には科学的な定義もある。 ハイゼンベルグの不確定性原理に基づいて、負のエネルギーは、あらゆるエネルギーまたは磁場に存在するエネルギーの固有の変動に関係しています。 この「エキゾチックな物質」の形態は、エネルギーがゼロの場の中に存在することが証明されている非常に予測不能な力です。 特定するのは困難ですが、このタイプのエネルギーはブラックホールの瀬戸際に存在すると推測され、Stephen Hawkingによるタイムトラベルの必要条件として引用されています。

ネガティブエネルギーの概念は、1928年に英国の物理学者ポールエイドリアンモーリスディラックによって、ディラック方程式のコンポーネントとして提案されました。 この方程式は、特殊相対性理論の基準と一致するように設計されました。 この方程式で、ディラックは、正のエネルギーの量子状態が負のエネルギーによってどのように相殺されるかを説明しました。 一般的に、これらの2種類のエネルギーは互いにバランスをとります。 したがって、エネルギーの負の形は通常、観測可能な現象ではありません。 ただし、純粋な真空の場合、負のエネルギー状態は真空内のすべての原子に対して表され、正のエネルギー状態は表されません。 この概念はディラック海と呼ばれます。

理論的には、漂遊ガンマ線が負のエネルギー状態の電子と衝突すると、ディラック海に正孔が発生し、正に帯電した電子に変換されます。 ディラック海のこのような穴は、元の負に帯電した電子とは逆の振る舞いをします。 新しい正に帯電した電子は反物質の一例です。 したがって、反物質をエネルギーの負の状態と混同しないでください。

1948年、オランダの物理学者ヘンドリックカシミールは、真空中の2つの非帯電平行板の間に小さな引力が存在する可能性があると予測しました。 プレートが互いに非常に近くに置かれている場合、2つのプレート間の電磁波の数が周囲の空間の数よりも少なくなるため、負のエネルギーが生成されます。 本質的に、空間の特定の領域の粒子の波長が通常測定できる波長よりも短い場合、エネルギーの負の状態が存在します。

カシミールの予測は、2つの別々の実験で観察されています。 最初の実験は1958年に行われ、MJ Sparnaayが監督しました。 カシミールの理論と一致する結果が得られました。 2番目の実験はSteve K. Lamoreauxによって1997年に行われました。実験で2つのプレートを使用するのではなく、Lamoreauxは1つのプレートをほぼ正確な球体の一部である別のプレートとペアにしました。 この実験では、カシミールの予測も確認されました。 エネルギーの負の状態は観測できないかもしれませんが、理論的にも実験によっても証明されています。