Tyhjiötilalla

Tyhjiötilalla tarkoitetaan fysiikassa kvanttikenttien alinta mahdollista energiatilaa. Se ei kuitenkaan ole todellista tyhjyyttä: vaikka tilassa ei ole todellisia hiukkasia, kentät kantavat nollapisteenergiaa ja niissä ilmenevät kvanttivuorovaikutukset. Tyhjiötilassa voi esiintyä virtuaalipartikkeleiden lyhytaikaista syntyjä ja katoamisia energian rajoja kunnioittaen.

Termi on keskeinen kvanttifysiikassa, kosmologiassa ja kondensaattorifysiikassa. Tyhjiötilan ominaisuudet vaikuttavat ilmiöihin kuten Casimir-vaikutukseen sekä Lambin siirtymään, ja ne liittyvät nollapisteenergiaan sekä kvanttivuorovaikutuksiin kentissä. Kosmologiassa tyhjiöenergia liittyy kosmisen vakion arvoon ja universumin laajenemisen havaintoihin.

Kokeellisesti tyhjiötilaa pyritään lähestymään luomalla ultra-korkea tyhjiö (UHV) -tiloja, joissa ilmanpaine on erittäin alhainen. Tällaiset olosuhteet minimoivat epäpuhtaudet ja mahdollistavat kvanttivaikutusten ja muiden tyhjiöön perustuvien ilmiöiden tutkimisen sekä tarkkojen mittausten tekemisen. Tyhjiötilaa voidaan käyttää sekä teoreettisten mallien testaamiseen että käytännön mittauksiin huomioiden ympäristön vaikutukset.