Co to jest energia ujemna?

Podczas gdy wielu zna energię ujemną w odniesieniu do ujemnej 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, którą udowodniono, że istnieje w środku pola zerowej energii.Chociaż trudny do zidentyfikowania, ten rodzaj energii jest spekuluje się na krawędzi czarnych dziur i był cytowany jako niezbędny warunek podróży w czasie przez Stephena Hawkinga.

Pojęcie negatywnej energii zaproponował brytyjski fizyk Paul Adrien MauriceDirac w 1928 r., Jako składnik 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 energią ujemną.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 negatywnym stanem energii.

W 1948 r. Holenderski fizyk Hendrick Casimir przewidział, że niewielka siła przyciągająca może istnieć między dwiema niezłomnymi, równoległymi płytami 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 Casimirs zaobserwowano w dwóch oddzielnych eksperymentach.Pierwszy eksperyment miał miejsce w 1958 r. I został nadzorowany przez M. J. Sparnaay.Dostarczył wyniki zgodne z teoriami Casimirs.Drugi eksperyment Steve'a K. Lamoreaux został przeprowadzony w 1997 roku. Zamiast używania dwóch płyt w eksperymencie Lamoreaux sparował jedną płytkę z inną płytą, która była częścią prawie precyzyjnej kuli.Ten eksperyment potwierdził również prognozy Casimirs.Chociaż negatywne stany energii mogą nie być obserwowalne, zostały one udowodnione zarówno teoretycznie, jak i za pomocą eksperymentu.