Hva er negativ energi?

Mens mange vet "negativ energi" for å referere til negativ chi, negativ aura eller på annen måte skadelig energi som en person gir fra seg, har begrepet også en vitenskapelig definisjon. Basert på Heisenberg usikkerhetsprinsipp, har negativ energi å gjøre med de iboende svingningene i energi som finnes i ethvert energi eller magnetfelt. Denne formen for "eksotisk materie" er en svært uforutsigbar kraft som har vist seg å eksistere midt i felt med null energi. Selv om det er vanskelig å identifisere, blir denne typen energi spekulert i å eksistere på randen av svarte hull, og har blitt sitert som en nødvendig forutsetning for tidsreise av Stephen Hawking.

Konseptet med negativ energi ble foreslått av den britiske fysikeren Paul Adrien Maurice Dirac i 1928, som en del av Dirac-ligningen. Denne ligningen ble designet for å være i samsvar med standardene for spesiell relativitet. I denne ligningen beskrev Dirac hvordan kvantetilstander med positiv energi ville bli utlignet av negativ energi. Generelt vil disse to energitypene balansere hverandre. Dermed er en negativ form for energi vanligvis ikke et observerbart fenomen. I tilfelle av et rent vakuum vil imidlertid negative energitilstander uttrykkes for alle atomer i vakuumet mens ingen positive energitilstander vil bli uttrykt. Dette konseptet blir referert til som Dirac-havet.

Teoretisk sett kan det utvikle seg et hull i Dirac-havet hvis en bortkommen gammastråle kolliderer med elektroner i en negativ energitilstand, og dermed omdanner den til et positivt ladet elektron. Et slikt hull i Dirac-havet ville oppføre seg på motsatt måte av det originale, negativt ladede elektronet. Det nye positivt ladede elektronet ville være et eksempel på antimateria. Dermed bør antimateria ikke forveksles med en negativ energitilstand.

I 1948 spådde den nederlandske fysikeren Hendrick Casimir at en liten attraktiv styrke kunne eksistere mellom to uladede, parallelle plater i et vakuum. Skulle platene hvile ekstremt nær hverandre produseres negativ energi siden antallet elektromagnetiske bølger mellom de to platene blir mindre enn det omgivende rom. I hovedsak blir en negativ energitilstand til stede når bølgelengdene til partikler i et bestemt romområde er mindre enn det som normalt kan måles.

Casimirs spådommer er blitt observert i to separate eksperimenter. Det første eksperimentet skjedde i 1958, og ble overvåket av MJ Sparnaay. Det ga resultater som var i samsvar med Casimirs teorier. Det andre eksperimentet, av Steve K. Lamoreaux, ble utført i 1997. I stedet for å bruke to plater i eksperimentet, koblet Lamoreaux en enkelt plate med en annen plate som var del av en nesten presis sfære. Dette eksperimentet bekreftet også Casimirs spådommer. Selv om negative energitilstander kanskje ikke er observerbare, har de blitt bevist både teoretisk så vel som ved hjelp av eksperiment.