¿Qué es una fluctuación de vacío?

Answer 1

Según la teoría cuántica, el vacío contiene partículas virtuales que se encuentran en un estado continuo de fluctuación. Casimir se dio cuenta de que entre las dos placas, al calcular la energía de vacío solo deberían contarse aquellos fotones virtuales cuyas longitudes de onda encajan un número entero de veces en la brecha. La densidad de energía disminuye a medida que las placas se acercan, lo que implica que hay una pequeña fuerza que las une ”. [1]

“Un vacío perfecto es imposible de lograr, al menos en teoría. Como cualquier persona interesada en la física cuántica lo sabría, el vacío está lleno de varias partículas que fluctúan dentro y fuera de la existencia. Estas partículas “virtuales” han sido el foco del científico, Christopher Wilson. Trabajando con su equipo en la Universidad de Tecnología Chalmers de Suecia, Wilson ha logrado producir fotones reales a partir de estos fotones virtuales. Lo que, en términos sencillos, significa que han creado una luz medible … de la nada “. [2]

Podemos describir los mecanismos de producción de energía de punto cero sin utilizar el principio de incertidumbre que se ha hecho en la teoría de la CPH. [3]

También nos proporciona una nueva herramienta para poder superar los problemas físicos de una mejor manera. Este enfoque nos mostrará cómo se forman las partículas.

1 – Don Koks, ¿Qué es el efecto Casimir ?, Preguntas frecuentes de física, 2002

2 – Bryan Clark, los científicos crean fotones reales a partir de los virtuales, New Atlas, 2011

3 – La respuesta de Hossein Javadi a las partículas virtuales no existe, pero bajo ciertas condiciones, pueden separarse y ser “reales”. Cuando esto sucede, ¿se vuelven reales?

Answer 2

Según la mecánica cuántica, el vacío no es el espacio vacío que se consideró en la física clásica. En la teoría cuántica de campos, se considera que todas las partículas elementales son excitaciones unitarias de sus campos subyacentes. Estos campos penetran a través del universo. Así, en QFT, el vacío no está totalmente vacío, sino que está permeado por campos elementales, y es básicamente el estado de energía más bajo en el que existen estos campos.

Al resolver la ecuación de Hamilton para un oscilador armónico, se puede descubrir que la energía más baja que puede poseer un oscilador armónico no es cero, sino que puede poseer una Energía de Punto Cero. El vacío, posee una energía de punto cero.

De la ecuación de energía-tiempo para el principio de incertidumbre de Heisenberg, nos damos cuenta de que la energía que posee una partícula no es constante, pero puede variar con el tiempo. Una partícula puede tomar algo de energía del vacío circundante, siempre que devuelva la energía después de un tiempo.

Dado que el vacío está lleno de campos de partículas elementales, y debido a la variación de energía-tiempo del HUP, es posible que el campo de una partícula elemental posea suficiente energía, para producir un par de antipartículas de partículas, siempre que Aniquilar después de algún tiempo. Esta aparición temporal de un par de partículas-antipartículas de un vacío aparentemente vacío es lo que se conoce como fluctuaciones de vacío cuántico.

La imagen muestra la simulación de la fluctuación del par quark-antiquark en una unidad de volumen de vacío, calculada utilizando QFT.

Answer 3

La fluctuación de vacío es la aparición temporal de partículas energéticas de la nada, también se conoce como fluctuación cuántica. La mayoría de nosotros puede sentir que algo no puede venir de la nada, como en:

Nada viene de la nada, nada podría … de la canción “Something Good” – Sound of Music, 1965.

pero los físicos no están de acuerdo, y citan fluctuaciones cuánticas de vacío o partículas virtuales. Estos son pares de partículas-antipartículas que surgen en un espacio por lo demás vacío, literalmente de la nada, durante breves periodos de tiempo antes de aniquilarse unos a otros. Esto significa que el “espacio” nunca está absolutamente vacío, siempre está lleno de partículas virtuales.

Las partículas virtuales son forzadas a existir por períodos muy cortos porque representan un aumento en la energía del universo, y esto viola la primera ley de la termodinámica. (La energía total de un sistema aislado es constante; la energía puede transformarse de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse). Algunos físicos incluso creen que todo el universo podría ser una fluctuación de vacío cuántica masiva. Para algunas partículas, la antipartícula y la partícula son lo mismo; por ejemplo, la antipartícula de un fotón es un fotón.

La fluctuación del vacío dio lugar a un gran debate también. Por ejemplo, si el Big Bang produjo cantidades iguales de materia y antimateria, y como los dos se aniquilan mutuamente al contacto, esto debería haber llevado a un universo sin partículas, lleno solo de radiación. Este problema se puede resolver si existe algún proceso que favorezca la materia sobre la antimateria, lo que nos lleva al exceso que vemos hoy, incluso si era una parte en mil millones.

Stephen Hawking elaboró ​​el modelo teórico de cómo un agujero negro podría emitir radiación de cuerpo negro. Predijo que las fluctuaciones de vacío causan la generación de pares de partículas virtuales antipartículas cerca del horizonte de eventos de un agujero negro. Una de las partículas cae en el agujero negro mientras que la otra se escapa antes de que tengan la oportunidad de aniquilarse unas a otras. El resultado neto es que, para alguien que mira el agujero negro, parece que se ha emitido una partícula. Dado que la partícula que se emite tiene energía positiva, la partícula que es absorbida por el agujero negro tiene una energía negativa en relación con el universo exterior. Esto hace que el agujero negro pierda energía y, por lo tanto, también masa. (porque E = mc²).

Algunos físicos creen que todo el universo podría ser una fluctuación de vacío cuántico masiva . Un artículo apareció en el NUEVO CIENTÍFICO en 2008 según el cual las cosas sustanciales que conocemos como “materia” en realidad no son más que fluctuaciones en el vacío cuántico. Puede leer el artículo completo aquí: está confirmado: la materia es simplemente una fluctuación de vacío.

Por último, pero no menos importante, conservo la más grande por última, la teoría de que las fluctuaciones cuánticas pueden crear una “burbuja” de vacío que puede expandirse a través del espacio y eliminar el universo, ha existido por un tiempo. Sin embargo, los científicos no creen que pueda suceder pronto. Lo más probable es que tomará 10 ^ 100 años para que esto suceda. Por otro lado, puede que ya haya ocurrido, y la burbuja podría estar en camino aquí ahora. Y no lo sabrás porque viene a la velocidad de la luz, así que no habrá ninguna advertencia.

Miedo, ¿no es así?

Answer 4

¿Qué es una fluctuación de vacío? Hay diferentes tipos de espacio que corresponden a diferentes tipos de objetos. Lo que todos tienen en común es que, en todos los casos, el espacio es una función de las relaciones entre los objetos. Entonces, por ejemplo, hay espacios lógicos que definen las relaciones de los objetos lógicos y espacios físicos que definen las relaciones de los objetos físicos. Cuando en la muerte de la entropía de este universo físico todos los objetos físicos desaparecen, el espacio físico también colapsará en el espacio lógico de gestión de la calidad de donde surgió. La relación entre el espacio QM subyacente y el espacio físico estuvo implícita en Max Born, quien dijo que QM no se basaba en la probabilidad de localizar una partícula, sino que la partícula era una función de la probabilidad, es decir, la lógica. Las fluctuaciones del vacío alias Quantum, por lo tanto, solo pueden entenderse lógicamente. Aquí parece que estamos en un callejón sin salida porque la lógica no fluctúa … ¿o sí? Esto es similar al punto muerto al que Einstein se enfrentó cuando Michelson y Morely mostraron que la velocidad de la luz era constante independientemente de la velocidad orbital aditiva o sustractiva de la Tierra. De manera similar, para que QM fluctúe, la lógica debe, en contra de todas sus ideas preconcebidas, fluctuar. Esto puede explicarse basándose en el hecho de que la lógica surge de la posibilidad y la posibilidad tiene infinitas posibilidades, entre las cuales se encuentra la posibilidad de cambio, es decir, la fluctuación.

Answer 5

En la mecánica cuántica todas las cosas que podemos medir (no solo en la práctica, sino incluso en teoría) en lugar de ciertos valores numéricos están representados por operadores, y los resultados de las mediciones son siempre números aleatorios, la mecánica cuántica describe las distribuciones de probabilidad para estos números. En la teoría cuántica de campos, el estado del sistema se describe mediante un vector en el espacio abstracto llamado espacio de Fock, donde cada vector es una combinación (superposición) de algunos vectores de base, y cada vector de base en este espacio se indexa por número de cuantos de cada tipo. El estado de vacío es un estado base especial <0,0,0 ... 0> que dice “este es el estado donde hay 0 partículas aquí, 0 partículas aquí, 0 partículas aquí …”, por lo que es un estado sin partículas. Sin embargo, si pregunta “si medimos alguna propiedad de partículas como el impulso, ¿qué podemos detectar aquí?” Para calcular el resultado, alimente este estado de vacío al operador correspondiente (impulso u otro) y obtendrá una distribución de probabilidad de los posibles resultados de medición. La parte interesante es que esta distribución tiene un valor promedio de cero (sin partículas) pero una dispersión no cero, lo que significa que la probabilidad de medir algo distinto de cero en el vacío no es cero. Incluso en el vacío puro, tiene posibilidades distintas de detectar diferentes partículas. Esta es una consecuencia matemática directa de la forma en que se establece toda la teoría.

Answer 6

Como argumentan las otras respuestas, una fluctuación de vacío es la aparición transitoria de partículas (o excitaciones de campos) como resultado de (a) el Principio de Incertidumbre, (b) varias matemáticas del operador, o (c) algo para hacer que la energía del punto cero de trabajo al vacío. Es importante tener en cuenta que tales partículas virtuales no pueden detectarse directamente, por proposición, sino que solo pueden argumentarse a favor de la teoría o de los efectos indirectos. En mi opinión, si postulas algo por la teoría, y si se demuestra que alguna predicción no es cierta, la teoría se falsifica como está escrita.

En este caso, desde la relatividad, cualquier fluctuación de este tipo tiene energía, y por lo tanto, hay respuestas correspondientes a la gravedad. Al integrar la energía de vacío propuesta sobre el espacio en el Universo, podemos calcular el efecto sobre la constante cosmológica, que en General Relativity determina la tasa de expansión del Universo, y cuando se hizo eso, la predicción es errónea por un factor de 10 ^ 120. Uno puede esquivar y reducir el tamaño del exponente, pero siempre permanece horriblemente grande. En mi opinión, esto falsifica la teoría de la energía del vacío como está escrita, o la relatividad de Einstein. Considero que la relatividad de Einstein se ha probado lo suficiente como para que solo haya una opción.

Answer 7

Me temo que mi respuesta probablemente generará más preguntas que respuestas, pero … Las fluctuaciones de vacío cuántico son bucles cerrados de partículas virtuales. Son diagramas de Feynman sin estados de entrada o salida.

O, aquí hay un par de positrones de electrones creados con un fotón y luego todos aniquilando:

Answer 8

La energía de vacío es una energía de fondo subyacente que existe en el espacio en todo el Universo. Una contribución a la energía del vacío puede provenir de partículas virtuales que se cree que son pares de partículas que parpadean y luego se aniquilan en un lapso de tiempo demasiado corto para observar. Se espera que hagan esto en todas partes, en todo el Universo. Su comportamiento está codificado en el principio de incertidumbre energía-tiempo de Heisenberg. Aún así, el efecto exacto de tales bits fugaces de energía es difícil de cuantificar.

Answer 9

Este concepto de fluctuación cuántica se relaciona principalmente con la era de vacío del comienzo del universo, donde estas fluctuaciones se consideran la base de la formación de la estructura del universo. Estas ocurren cuando la mecánica cuántica desempeña el papel principal en la construcción de dicha estructura. Es una especie de las oscilaciones, ahora la teoría de cuerdas habla de oscilaciones de resorte muy pequeñas (¡1 resorte alrededor de 10 ^ -33 cm!).

Answer 10

En física cuántica, una fluctuación cuántica (o fluctuación cuántica de vacío o fluctuación de vacío ) es el cambio temporal en la cantidad de energía en un punto en el espacio, como se explica en el principio de incertidumbre de Werner Heisenberg.

Answer 11

Nunca puedes tener un espacio con la nada real. Partículas elementales aparecen y desaparecen de la nada. Se dice que la mayor parte de la masa del universo existe en estos espacios vacíos.

Lea el libro de Lawrence Krauss – Un universo de la nada. ¡Va a sorprenderte por completo!

Debe haber videos basados ​​en este libro en línea también.