Fluttuazioni quantistiche del vuoto

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Le fluttuazioni quantistiche del vuoto: spiegazione dell'effetto Casimir, Lamb Shift, radiazione di corpo nero, radiazione di Stephen Hawking ed emissione spontanea (8 pagine formato pdf)

FLUTTUAZIONI QUANTISTICHE DEL VUOTO

Le fluttuazioni quantistiche del vuoto.

La Teoria quantistica dei campi (Quantum Field Theory) afferma che il vuoto non è così vuoto: ci sono in realtà delle fluttuazioni del campo di vuoto che producono effetti macroscopici misurabili. Il vuoto, anche in assenza di particelle e fotoni, possiede un'energia del vuoto (Zero Point Energy) : ovvero fotoni virtuali e coppie particella-antiparticella virtuali che si creano e si distruggono in tempi brevissimi, in modo tale da conservare l'energia e rispettare il principio di indeterminazione di Heisenberg. I principali effetti interessati dalle “fluttuazioni del vuoto” sono l’Effetto Casimir, il Lamb Shift, la Radiazione di Corpo Nero, la Radiazione di Hawking e l'inibizione e accelerazione dell'emissione Spontanea.

Tipi di energia: riassunto

ENERGIA DEL VUOTO

Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che non è possibile misurare contemporaneamente posizione e velocità di una particella con precisione assoluta, lo stesso vale per energia e tempo.
Da questo principio consegue che nel vuoto è possibile la creazione di un bosone virtuale (ad esempio un fotone) pur che esso venga riassorbito dal vuoto dopo un brevissimo intervallo di tempo. Oppure è possibile la creazione di due fermioni virtuali (sempre nella composizione particella-antiparticella) pur che questi annichilino in un piccolo intervallo di tempo.
Effetto Casimir.

Nel 1948 il fisico olandese Hendrik Casimir ipotizzò l'esistenza di una forza di attrazione tra due lastre piane parallele poste nel vuoto, a causa del fenomeno delle fluttuazioni del vuoto.

I metodi per misurare il tempo: ricerca

COS'E' IL VUOTO QUANTISTICO

Un importante principio alla base della meccanica quantistica, il dualismo onda-particella, annuncia che la materia è sia onda che particella. Così come all’onda elettromagnetica di frequenza v corrisponde una quantità di moto....di cui..., allo stesso modo p, corrisponde nad una particella con quantità di moto una lunghezza d’onda detta lunghezza d’onda di De Broglie.
Anche le particelle virtuali che si formano nel vuoto, hanno una determinata lunghezza d’onda.
Consideriamo adesso le regioni di spazio interessate dalle due lastre piane : due regioni una regione interna compresa tra le lastre.
Nelle due regioni esterne, le fluttuazioni del vuoto permetteranno la creazione (e successiva distruzione) di particelle e fotoni virtuali di ogni lunghezza d’onda possibile. Mentre nello spazio compreso tra le due lastre, è possibile la comparsa di particelle e fotoni virtuali
che abbiano specificatamente lunghezze d’onda corrispondenti alla distanza tra le lastre, o suoi sottomultipli interi.