Co to jest energia ujemna?

Podczas gdy wielu zna „energię ujemną” w odniesieniu do negatywnej chi, negatywnej aury lub w inny sposób szkodliwej energii, którą daje osoba, termin ma również definicję naukową. W oparciu o zasadę niepewności Heisenberga, energia ujemna ma związek z nieodłącznymi wahaniami energii istniejącej w dowolnej energii lub polu magnetycznym. Ta forma „materii egzotycznej” jest wysoce nieprzewidywalną siłą, o której udowodniono, że istnieje w środku pola zerowej energii. Choć trudny do zidentyfikowania, ten rodzaj energii jest spekulowany na krawędzi czarnych otworów i był cytowany jako niezbędny warunek podróży w czasie przez Stephena Hawkinga.

Pojęcia energii ujemnej zaproponował brytyjski fizyk Paul Adrien Maurice Dirac w 1928 r., Jako komponent równania Dirac. Równanie to zostało zaprojektowane tak, aby było spójne ze standardami specjalnej względności. W tym równaniu Dirac opisał, w jaki sposób kwantowe stany energii dodatniej byłyby zrównoważone przez negatywny energięGy. Zasadniczo te dwa rodzaje energii równoważą się nawzajem. Zatem ujemna forma energii nie jest zwykle zjawiskiem obserwowalnym. Jednak w przypadku czystej próżni ujemne stany energii zostaną wyrażone dla wszystkich atomów w próżni, podczas gdy nie zostaną wyrażone żadne pozytywne stany energii. Ta koncepcja jest określana jako Morze Dirac.

Teoretycznie otwór może rozwinąć się na Morzu Dirac, jeśli bezpańska promień gamma zderzy się z elektronami w ujemnym stanie energii, przekształcając ją w pozytywnie naładowany elektron. Taka dziura na Morzu Dirac zachowywałaby się w przeciwny sposób oryginalnego, negatywnie naładowanego elektronu. Nowy dodatnio naładowany elektron byłby przykładem antymaterii. Zatem antymateria nie należy mylić z ujemnym stanem energii.

W 1948 r. Holenderski fizyk Hendrick Casimir przewidział, że może istnieć niewielka atrakcyjna siłaWeen dwie niezłomne, równoległe płytki w próżni. Jeśli płytki spoczywają bardzo blisko siebie, wytwarzana jest energia ujemna, ponieważ liczba fal elektromagnetycznych między dwoma płytami staje się mniejsza niż w otaczającej przestrzeni. Zasadniczo ujemny stan energii staje się obecny, gdy długości fali cząstek w określonym obszarze przestrzeni są mniejsze niż to, co normalnie można mierzyć.

Prognozy

Casimira zaobserwowano w dwóch oddzielnych eksperymentach. Pierwszy eksperyment miał miejsce w 1958 r. I został nadzorowany przez M. J. Sparnaay. Przyniosło wyniki zgodne z teoriami Casimira. Drugi eksperyment Steve'a K. Lamoreaux został przeprowadzony w 1997 r., A nie używając dwóch płyt w eksperymencie, Lamoreaux sparował pojedynczą płytkę z inną płytą, która była częścią prawie precyzyjnej kuli. Ten eksperyment potwierdził również prognozy Casimira. Chociaż negatywne stany energii mogą nie być obserwowalne, udowodniono, że teoretycznie adobrze, jak za pomocą eksperymentu.