Τι είναι η αρνητική ενέργεια;

Ενώ πολλοί γνωρίζουν αρνητική ενέργεια για να αναφερθούν στην αρνητική Chi, αρνητική αύρα ή με άλλο τρόπο επιζήμια ενέργεια που ένα άτομο εκπέμπει, ο όρος έχει επίσης έναν επιστημονικό ορισμό.Με βάση την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, η αρνητική ενέργεια έχει να κάνει με τις εγγενείς διακυμάνσεις της ενέργειας που υπάρχει σε οποιαδήποτε ενέργεια ή μαγνητικό πεδίο.Αυτή η μορφή εξωτικής ύλης είναι μια εξαιρετικά απρόβλεπτη δύναμη που έχει αποδειχθεί ότι υπάρχει μέσα στα πεδία μηδενικής ενέργειας.Αν και είναι δύσκολο να εντοπιστεί, αυτός ο τύπος ενέργειας θεωρείται ότι υπάρχει στο χείλος των μαύρων οπών και έχει αναφερθεί ως απαραίτητη προϋπόθεση για το ταξίδι στο χρόνο από τον Stephen Hawking.

Η έννοια της αρνητικής ενέργειας προτάθηκε από τον βρετανό φυσικό Paul Adrien Maurice.Dirac το 1928, ως συστατικό της εξίσωσης Dirac.Αυτή η εξίσωση σχεδιάστηκε για να είναι συνεπής με τα πρότυπα ειδικής σχετικότητας.Σε αυτή την εξίσωση, ο Dirac περιγράφει πώς οι κβαντικές καταστάσεις θετικής ενέργειας θα αντισταθμίστηκαν από την αρνητική ενέργεια.Γενικά, αυτοί οι δύο τύποι ενέργειας θα εξισορροπήσουν ο ένας τον άλλον.Έτσι, μια αρνητική μορφή ενέργειας δεν είναι συνήθως ένα παρατηρήσιμο φαινόμενο.Ωστόσο, στην περίπτωση καθαρού κενού, θα εκφραστούν αρνητικές ενεργειακές καταστάσεις για όλα τα άτομα εντός του κενού, ενώ δεν θα εκφραστούν θετικές ενεργειακές καταστάσεις.Αυτή η ιδέα αναφέρεται ως η θάλασσα Dirac.

θεωρητικά, μια τρύπα μπορεί να αναπτυχθεί στη θάλασσα Dirac εάν μια αδέσποτη ακτίνα γάμμα συγκρούεται με ηλεκτρόνια σε αρνητική κατάσταση ενέργειας, μετατρέποντάς το έτσι σε ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο.Μια τέτοια τρύπα στη θάλασσα του Dirac θα συμπεριφερόταν με τον αντίθετο τρόπο του πρωτότυπου, αρνητικά φορτισμένου ηλεκτρονίου.Το νέο θετικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο θα ήταν ένα παράδειγμα αντιύλης.Έτσι, η αντιύλη δεν πρέπει να συγχέεται με μια αρνητική κατάσταση ενέργειας. Το 1948, ο ολλανδός φυσικός Hendrick Casimir προέβλεψε ότι μια μικρή ελκυστική δύναμη θα μπορούσε να υπάρχει ανάμεσα σε δύο μη φορτισμένες, παράλληλες πλάκες σε κενό.Σε περίπτωση που οι πλάκες είναι πολύ κοντά μεταξύ τους, η αρνητική ενέργεια παράγεται, αφού ο αριθμός των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μεταξύ των δύο πλακών γίνεται μικρότερος από αυτόν του γύρω χώρου.Στην ουσία, μια αρνητική κατάσταση ενέργειας γίνεται παρούσα όταν τα μήκη κύματος των σωματιδίων σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου είναι μικρότερα από αυτά που κανονικά μπορεί να μετρηθούν.

Οι προβλέψεις Casimirs έχουν παρατηρηθεί σε δύο ξεχωριστά πειράματα.Το πρώτο πείραμα συνέβη το 1958 και εποπτεύθηκε από τον Μ. J. Sparnaay.Παράγει αποτελέσματα που ήταν συνεπή με τις θεωρίες Casimirs.Το δεύτερο πείραμα, από τον Steve K. Lamoreaux, διεξήχθη το 1997. Αντί να χρησιμοποιεί δύο πλάκες στο πείραμα, ο Lamoreaux συνδυάστηκε με μια ενιαία πλάκα με μια άλλη πλάκα που ήταν μέρος μιας σχεδόν ακινητοποιημένης σφαίρας.Αυτό το πείραμα επιβεβαίωσε επίσης τις προβλέψεις Casimirs.Ενώ οι αρνητικές καταστάσεις ενέργειας μπορεί να μην είναι παρατηρήσιμες, έχουν αποδειχθεί τόσο θεωρητικά όσο και μέσω πειράματος.