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Vakuumfluktuation


Vakuumfluktuationen (auch Quanten- oder Nullpunktsfluktuation) sind Teilchen-Antiteilchen-Paare, die in der Quantenfeldtheorie im Vakuum entstehen und gleich wieder zerfallen.

Im Formalismus der Feynman-Diagramme werden sie durch innere Linien ohne offenes Ende beschrieben. Sie gehören damit zu den virtuellen Teilchen. Da sie keine Observablen sind, ist ein direkter experimenteller Nachweis ausgeschlossen.

Vakuumfluktuationen werden als Ausdruck der in Quantenfeldtheorien auftretenden Vakuumenergie verstanden. Der Versuch, diese Energie mit der kosmologischen dunklen Energie zu identifizieren, liefert jedoch für die dunkle Energie ein um viele Größenordnungen (Faktor ca. 10120) größeres Ergebnis, als es die Beobachtungsdaten erwarten lassen.

Als beobachtbare Folgen der Vakuumfluktuationen und Vakuumenergie werden u. a. der Casimir-Effekt (d. h., im Vakuum entstehen Anziehungskräfte zwischen nahe bei einander liegenden Metallplatten) und die Lamb-Verschiebung betrachtet. Allerdings können diese Effekte durch quantentheoretische Störungsrechnung auch ohne Bezug zu Vakuumfluktuationen hergeleitet werden.[1] (Der Casimir-Effekt ergibt sich dabei aus der Van-der-Waals-Wechselwirkung für Platten unendlicher Ausdehnung und Leitfähigkeit.)

Literatur

  • Lawrence B. Crowell: Quantum fluctuations of spacetime. World Scientific, Singapore 2005, ISBN 978-981-256-515-0
  • Robert W. Carroll: Fluctuations, information, gravity and the quantum potential. Springer, Amsterdam 2006, ISBN 978-1-4020-4003-0
  • Helmut Hetznecker: Kosmologische Strukturbildung - von der Quantenfluktuation zur Galaxie. Spektrum Akad. Verl., Heidelberg 2009, ISBN 978-3-8274-1935-4
  • E. Calloni, (et al.): Vacuum fluctuation force on a rigid Casimir cavity in a gravitational field. Physics Letters A,Volume 297, Issues 5-6, 20 Mai 2002, S.328-333. doi:10.1016/S0375-9601(02)00445-0 . Abstract bei arxiv
  • L. H. Ford, (et al.): Focusing vacuum fluctuations. II. Phys. Rev. A, Volume 66, Issue 6, 062106 (2002) Abstract bei arxiv

Einzelnachweise

  1. JAFFE, R. L. Casimir effect and the quantum vacuum. Physical Review D, 2005, 72. Jg., Nr. 2, S. 021301.

Kategorien: Quantenfeldtheorie

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