Nullpunktsenergi er et begrep innen kvantefysikk som beskriver den laveste mulige energien et system kan ha. Selv ved en temperatur på det absolutte nullpunkt, hvor partikler har null termisk bevegelse ifølge klassisk fysikk, vil et kvantemekanisk system kunne ha endelig energi.
Konseptet nullpunktsenergi har også viktige implikasjoner innen kosmologi (hvor det kalles vakuumenergi), hvor det er relatert til utvidelsen av universet.
At nullpunktsenergi opptrer i kvantefysikk selv ved null temperatur, i motsetning til klassiske systemer, kan forstås ut fra det faktum at fysiske størrelser som posisjon og bevegelsesmengde ikke kan være nøyaktig bestemte samtidig ifølge kvantefysikk. Et ofte brukt eksempel på nullpunktsenergi er en kvantemekanisk harmonisk oscillator, som selv i sin laveste energitilstand har en endelig energi, i motsetning til den laveste energitilstanden til en klassisk harmonisk oscillator, som har null energi. Modellen for en kvantemekanisk harmonisk oscillator og dens tilhørende nullpunktsenergi er relevant langt utover fjærsystemer, siden samme modell kan beskrive både elektroner i et magnetisk felt samt selve det elektromagnetiske feltet.
Selv tomt rom (vakuum) har dermed en endelig nullpunktsenergi kalt vakuumenergi. Energien kommer ifølge en kvantemekanisk beskrivelse fra fluktuasjoner til felt som eksisterer selv i tomt rom.
Nullpunktsenergi har praktiske konsekvenser både på liten og stor skala. På liten skala gir nullpunktsenergi for eksempel opphav til den såkalte Casimir-effekten, som består av at to metallplater vil kunne utøve en tiltrekkende kraft på hverandre selv når de er adskilt av vakuum. Nullpunktsenergi gir også opphav til spontan emisjon, det vil si at et elektron som befinner seg i en tilstand med høy energi i et atom spontant hopper ned til et lavere energinivå og dermed sender ut lys i form av fotoner.
På stor skala har nullpunktsenergi fundamentale konsekvenser for forståelsen av universet. Ifølge Einsteins generelle relativitetsteori vil tilstedeværelsen av nullpunktsenergi modifisere gravitasjonskraften som virker på objekter i universet. Dette vil i sin tur påvirke hvor raskt, og om, universet ekspanderer. Den eksperimentelt observerte utvidelsen av universet er kun konsistent med en mye mindre nullpunktsenergi enn det fysiske teorier forutsier. Dette er ett av de store uløste problemene innen fysikk.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.