vacuümfluctuaties

Vacuümfluctuaties zijn kortdurende veranderingen van de kwantveldtoestand in het vacuüm, waarbij de lege ruimte niet werkelijk leeg is. Volgens de quantumveldtheorie bestaan velden in de grondtoestand en kunnen energie-violaties, mogelijk gemaakt door de Heisenberg-onzekerheidsrelatie ΔE Δt ≥ ħ/2, tijdelijk plaatsvinden. Daardoor kunnen virtuele deeltjes en antivirtuele deeltjes kortstondig ontstaan en weer verdwijnen.

Deze virtuele processen beïnvloeden meetbare grootheden en verschijnselen. Ze leiden tot vacuumpolarisatie van velden en tot verschijnselen zoals het Casimir-effect tussen nabije forwerpen en de Lamb-verschuiving in atoomenergie-niveaus. Ze spelen ook een rol bij spontane emissie en in verschillende processen binnen het standaardmodel van de deeltjesfysica.

Bewijs voor vacuümfluctuaties komt voornamelijk uit indirecte metingen. Het Casimir-effect is waargenomen tussen twee nabijgelegen metalen platen; de Lamb-verschuiving is experimenteel bevestigd via precisiespectroscopie van atomaire systemen. In de kosmologie en astrofysica treden vergelijkbare concepten op in Hawking-straling nabij zwarte gaten en in discussies over de rol van nulpuntsenergie voor de kosmologische constant.

In de theorie vormen vacuümfluctuaties een fundamenteel aspect van quantum electrodynamica en andere veldtheorieën. Ze dragen bij aan vacuumpolarisatie, renormalisatie van krachten en aan de algemene overtuiging dat het vacuüm een dynamische, niet-leegstaande toestand is waaraan quantumfluctuaties ten grondslag liggen.