Kvantfluktuationer

Kvantfluktuationer avser oförutsägbara osäkerheter i kvantfältens värden även i vakuum. I kvantfältteorin är varje fält i sitt lägsta energitillstånd inte helt stilla utan uppvisar små, ständigt närvarande variationer. På grund av Heisenbergs osäkerhetsprincip kan energin i ett kortvarigt tidsintervall inte vara exakt känd; detta tillåter tillfälliga uppkomst och försvinnande av partikel-antipartikel-par, s.k. virtuella partiklar.

Fysiska effekter uppkommer när kvantfluktuationer interagerar med materia eller gränser. Exempel är Casimir-effekten, där två närliggande metallplattor genererar en måttlig attraktionskraft på grund av ändrade vakuumfluktuationer. I atomfysiken bidrar vacuumfluktuationer till Lamb-skiftet i spektrumet. Dessa effekter är väl bekräftade och stöder vakuumets aktivitet.

Inom kosmologi antas kvantfluktuationer i inflationsfasen av universum ha gett upphov till de små densitetsvariationer som senare växte till galaxer och struktur. Dessa primordiala fluktuationer lämnar spår i den kosmiska bakgrundsstrålningen som anisotropier.

Viktigt är att kvantfluktuationer ofta är teoretiska begrepp och inte direkt observerbara som separata händelser; deras närvaro indikeras genom mätbara effekter i experiment och observationer, eller genom deras konsekvenser i kosmologisk struktur.

Kvantfluktuationer är centrala i modern kvantfältteori och spelar en viktig roll inom både partikel- och kosmologisk fysik.