Monday, June 7, 2021

Kräfte Aus Dem Nichts

Matthias Matting 11.07.2014
Das Vakuum ist nicht leer - dass eine Menge Energie darin steckt, zeigt der Casimir-Effekt. Mit einem Trick lassen sich die Kräfte aus dem Nichts vervielfachen
Am absoluten Nullpunkt hört jede Bewegung auf. Teilchen nehmen ihren Grundzustand ein. Weniger Energie können sie nicht besitzen. Betrachtet man jedoch wie die Quantenfeldtheorie das Vakuum als Überlagerung von Quantenfeldern in unterschiedlichster Konfiguration, dann stellt man plötzlich fest, dass auch im scheinbaren Nichts noch eine Menge Energie steckt. Die sich überlagernden Quantenfelder besitzen Amplituden und Wellenlängen, die von Null verschieden sind.

Diese Energie können wir dem Vakuum nicht entziehen, denn es handelt sich ja um den Grundzustand. Auch messbar ist sie nicht, denn zur Messung müsste man ihr ja einen messbaren Betrag entnehmen. Aber sie lässt sich berechnen – dummerweise kommt man dabei auf einen Wert, der um viele Größenordnungen zu hoch ist. Jeder Energie ist ja eine Masse zugeordnet.
Der Physiker John Wheeler hat auf den bekannten Planck-Konstanten basierend ausgerechnet, dass das Universum eine Energiedichte von 1094 Gramm pro Kubikzentimeter haben müsste. Ein aus dem Weltall geschnittener Würfel mit einem Zentimeter Kantenlänge würde demnach Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Kilogramm wiegen. Das Universum dürfte unter diesen Bedingungen überhaupt nicht existieren: Seine ungeheure Masse hätte die Expansion, die wir heute beobachten, wirkungsvoll verhindert. Ein Glück, dass die reale Massedichte, so die Messungen der Physiker, um 120 Größenordnungen (!) darunter liegt.
Das ist mazout ein Problem der Theoretiker – noch wissen die nicht so recht, wie sie damit umgehen sollen. In der Supersymmetrie etwa ließe sich die Vakuumenergie elegant herausrechnen, doch momentan deutet wenig darauf hin, dass die Supersymmetrie unser Universum besser beschreibt als die heutige Quantenfeldtheorie.

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