ในขณะที่หลายคนรู้ว่า "พลังงานเชิงลบ" หมายถึงพลังงานเชิงลบ, ออร่าเชิงลบหรือพลังงานที่เป็นอันตรายอื่น ๆ ที่บุคคลให้ออกคำว่ายังมีคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ ตามหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กพลังงานเชิงลบเกี่ยวข้องกับความผันผวนของพลังงานที่มีอยู่ในพลังงานหรือสนามแม่เหล็ก รูปแบบของ "สารแปลกใหม่" นี้เป็นพลังที่คาดเดาไม่ได้อย่างมากซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีอยู่ในท่ามกลางพลังงานที่ไม่มีพลังงาน แม้ว่าจะระบุได้ยาก แต่พลังงานชนิดนี้คาดการณ์ว่าจะมีอยู่ที่ปากหลุมดำและได้รับการกล่าวถึงว่าเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการเดินทางข้ามเวลาโดยสตีเฟ่นฮอว์คิง
แนวคิดของพลังงานเชิงลบถูกเสนอโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Paul Adrien Maurice Dirac ในปี 1928 ซึ่งเป็นองค์ประกอบของสมการ Dirac สมการนี้ถูกออกแบบมาให้สอดคล้องกับมาตรฐานสัมพัทธภาพพิเศษ ในสมการนี้ไดแรคอธิบายว่าสถานะควอนตัมของพลังงานบวกจะถูกชดเชยด้วยพลังงานลบได้อย่างไร โดยทั่วไปพลังงานทั้งสองประเภทนี้จะสมดุลกัน ดังนั้นรูปแบบเชิงลบของพลังงานจึงไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตามในกรณีของสุญญากาศบริสุทธิ์สถานะพลังงานเชิงลบจะถูกแสดงสำหรับอะตอมทั้งหมดภายในสุญญากาศในขณะที่ไม่มีสถานะพลังงานบวกจะแสดง แนวคิดนี้เรียกว่าทะเล Dirac
ตามทฤษฎีแล้วหลุมสามารถพัฒนาในทะเล Dirac หากรังสีแกมมาจรจัดชนกับอิเล็กตรอนในสภาวะพลังงานที่เป็นลบดังนั้นจึงเปลี่ยนให้เป็นอิเล็กตรอนที่มีประจุบวก หลุมในทะเล Dirac จะทำงานในทิศทางตรงกันข้ามกับอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ อิเล็กตรอนที่มีประจุบวกจะเป็นตัวอย่างของปฏิสสาร ปฏิสสารไม่ควรสับสนกับสถานะพลังงานเชิงลบ
ในปีพ. ศ. 2491 นักฟิสิกส์ชาวดัตช์เฮนดริคกาเมียร์ทำนายว่าจะมีแรงดึงดูดเล็กน้อยระหว่างสองแผ่นที่ไม่มีประจุและขนานในสุญญากาศ หากแผ่นเปลือกโลกวางอยู่ใกล้กันอย่างมากพลังงานเชิงลบจะเกิดขึ้นเนื่องจากจำนวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างแผ่นเปลือกโลกทั้งสองจะน้อยกว่าพื้นที่โดยรอบ ในสาระสำคัญสถานะเชิงลบของพลังงานจะเกิดขึ้นเมื่อความยาวคลื่นของอนุภาคในพื้นที่บางพื้นที่น้อยกว่าปกติ
คำทำนายของเมียร์ได้รับการสังเกตในการทดลองสองครั้ง การทดลองแรกเกิดขึ้นในปี 1958 และดูแลโดย MJ Sparnaay มันสร้างผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับทฤษฎีของเมียร์ การทดลองครั้งที่สองโดย Steve K. Lamoreaux ดำเนินการในปี 1997 แทนที่จะใช้สองแผ่นในการทดลอง Lamoreaux จับคู่แผ่นเดียวกับอีกแผ่นหนึ่งที่เป็นส่วนหนึ่งของทรงกลมที่แม่นยำเกือบ การทดลองนี้ยังยืนยันการคาดการณ์ของเมียร์ ในขณะที่สถานะพลังงานเชิงลบอาจไม่สามารถสังเกตเห็นได้พวกเขาได้รับการพิสูจน์แล้วทั้งในเชิงทฤษฎีและโดยการทดลอง
