tyhjiöenergia

Tyhjiöenergia on kvanttifysiikassa tyhjiötilaan liittyvää energian tiheyttä. Tyhjiö ei ole todellisuudessa tyhjä: sen kentillä esiintyy nollapisteenergiaa ja jatkuvia kvanttivaihteluita. Jokaisella kentällä on minimienergiansa, ja näiden nollapiste-energioiden summaus antaa tyhjiön kokonaisenergian. Energian tiheys tilavuudessa kuvaa tätä ilmiötä ja ulottuu sekä mikroskooppisiin että kosmisiin mittakaavoihin.

Casimirin ilmiö havainnollistaa tyhjiöenergian fyysisiä vaikutuksia: kahden lähekkäin olevan johtimen välinen vetovoima johtuu tyhjiöön sitoutuneiden sähkömagneettisten kenttien nollapiste-energioiden vuorovaikutuksesta. Ilmiö on kokeellisesti mitattu ja vahvistaa, että tyhjiö on aktiivinen energian lähde. Atomitasolla vuorovaikutukset kuten Lambin siirtymä liittyvät myös tyhjiön vuorovaikutuksiin.

Kosmologinen näkökulma tuo tyhjiöenergian mukaan yleiseen suhteellisuusteoriaan: tyhjiöenergia toimii osana kosmologista vakiona, jolla on vaikutusta maailmankaikkeuden laajenemiseen. Kvanttien nollapisteenergiat laskettaessa antavat teoreettisesti suurempia arvoja kuin havaittu pimeä energia, ja tämä ero on yksi suurimmista kysymyksistä teoreettisessa fysiikassa. Ratkaisuja pyritään etsimään muun muassa renormalisoinnin ja mahdollisesti uuden fysiikan kautta.