Wat is negatieve energie?

Hoewel velen weten dat 'negatieve energie' verwijst naar de negatieve chi, negatieve aura of anderszins schadelijke energie die een persoon afgeeft, heeft de term ook een wetenschappelijke definitie. Gebaseerd op het Heisenberg-onzekerheidsprincipe heeft negatieve energie te maken met de inherente fluctuaties in energie die in elk energie- of magnetisch veld aanwezig zijn. Deze vorm van 'exotische materie' is een zeer onvoorspelbare kracht waarvan bewezen is dat deze te midden van velden van nul energie bestaat. Hoewel moeilijk te identificeren, wordt gespecificeerd dat dit soort energie aan de rand van zwarte gaten bestaat en wordt het door Stephen Hawking genoemd als een noodzakelijke voorwaarde voor tijdreizen.

Het concept van negatieve energie werd voorgesteld door de Britse natuurkundige Paul Adrien Maurice Dirac in 1928, als onderdeel van de Dirac-vergelijking. Deze vergelijking is ontworpen om consistent te zijn met de normen voor speciale relativiteitstheorie. In deze vergelijking beschreef Dirac hoe kwantumtoestanden van positieve energie zouden worden gecompenseerd door negatieve energie. Over het algemeen zullen deze twee soorten energie elkaar in evenwicht houden. Een negatieve vorm van energie is dus meestal geen waarneembaar fenomeen. In het geval van een zuiver vacuüm zullen echter negatieve energietoestanden voor alle atomen in het vacuüm worden uitgedrukt, terwijl er geen positieve energietoestanden zullen worden uitgedrukt. Dit concept wordt de Dirac-zee genoemd.

Theoretisch kan er een gat ontstaan ​​in de Dirac-zee als een verdwaalde gammastraal botst met elektronen in een negatieve energietoestand, waardoor het wordt omgezet in een positief geladen elektron. Zo'n gat in de Dirac-zee zou zich anders gedragen dan het oorspronkelijke, negatief geladen elektron. Het nieuwe positief geladen elektron zou een voorbeeld van antimaterie zijn. Antimaterie moet dus niet worden verward met een negatieve energietoestand.

In 1948 voorspelde de Nederlandse natuurkundige Hendrick Casimir dat een kleine aantrekkingskracht zou kunnen bestaan ​​tussen twee ongeladen, parallelle platen in een vacuüm. Als de platen extreem dicht op elkaar rusten, wordt negatieve energie geproduceerd omdat het aantal elektromagnetische golven tussen de twee platen minder wordt dan dat van de omringende ruimte. In essentie wordt een negatieve energietoestand aanwezig wanneer de golflengten van deeltjes in een bepaald gebied van de ruimte kleiner zijn dan wat normaal wordt gemeten.

Casimir's voorspellingen zijn waargenomen in twee afzonderlijke experimenten. Het eerste experiment vond plaats in 1958 en stond onder toezicht van MJ Sparnaay. Het leverde resultaten op die consistent waren met de theorieën van Casimir. Het tweede experiment, door Steve K. Lamoreaux, werd uitgevoerd in 1997. In plaats van twee platen in het experiment te gebruiken, combineerde Lamoreaux een enkele plaat met een andere plaat die deel uitmaakte van een vrijwel nauwkeurige bol. Dit experiment bevestigde ook de voorspellingen van Casimir. Hoewel negatieve energietoestanden mogelijk niet waarneembaar zijn, zijn ze zowel theoretisch als door middel van experimenten bewezen.