Wat is de nulpuntsenergie?
De nulpuntsenergie is een kleine hoeveelheid energie die overal in de ruimte bestaat. Het staat ook bekend als de vacuümenergie. Anders gezegd, de nulpuntsenergie is de laagst mogelijke energie die een kwantummechanisch fysiek systeem kan hebben, ook wel de energie van de grondtoestand genoemd. De term en het concept zijn de afgelopen decennia gecoöpteerd door pseudowetenschappelijke voorstanders van vrije energie, maar het werd oorspronkelijk voorgesteld door Albert Einstein en Otto Stern in 1913. Het kwantummechanische systeem dat overeenkomt met de nulpuntsenergie wordt het nulpunt genoemd punt veld.
Het bestaan van de nulpuntsenergie is experimenteel bevestigd in het zogenaamde Casimir-experiment. Het Casimir-experiment bestaat uit het plaatsen van twee ongeladen metalen platen zeer dicht bij elkaar in een vacuüm. Gevoelige apparatuur onthult dat er een geringe aantrekking - of soms afstoting, afhankelijk van de opstelling - tussen de twee is, zelfs bij volledige afwezigheid van enige andere kracht.
Dit kan worden verklaard in de vorm van virtuele deeltjes die continu in en uit het aantal knipperende keren per seconde rondom de platen knipperen. De mate van scheiding tussen de platen beperkt het type deeltjes dat kan knipperen en als de platen erg dichtbij zijn, creëert dit een netto druk naar binnen. Wanneer de platen 10 nanometer (ongeveer 100 maal de diameter van een atoom) van elkaar worden geplaatst, is de druk equivalent aan ongeveer 1 atmosfeer.
De nulpuntsenergie zoals gemanifesteerd door het Casimir-effect is erg klein, dus het is zeer twijfelachtig dat het zou kunnen worden benut om apparaten voor "vrije energie" te creëren, zoals mensen beweren dat dit al tientallen jaren mogelijk is. Het Casimir-effect is echter een zeer interessant fysisch fenomeen en een gebied van actief onderzoek. Omdat het Casimir-effect de dominante kracht wordt die op zeer korte lengteschalen werkt zonder elektromagnetische ladingen, is het begrip zeer relevant voor het ontwerpen van kleine machines, inclusief micromachines en nanomachines.
Een vroege berekening van de grootte van de nulpuntsenergie berekende dat de totale energie in één kubieke meter vacuüm voldoende zou zijn om alle oceanen van de wereld te koken. Deze figuur heeft misschien niet-fysici geïnspireerd om weemoedig voor te stellen dat het gemakkelijk kan worden gebruikt om vrije energie te produceren. Het werd duidelijk dat deze berekening de eerste wet van de thermodynamica en ons begrip van de kosmologie van het universum lijkt tegen te spreken. Het houdt geen rekening met het feit dat de initiële waarde van de energie bij de oerknal geleidelijk zou afnemen naarmate het universum zich uitbreidde. Deze verwarring heeft geleid tot een grote drang bij natuurkundigen om een model van de nulpuntsenergiedichtheid vast te stellen dat consistent is met observatie.