Vakuumenergie und Quantenfluktuation

Die Vakuumenergie ist die Energie des „leeren Raumes“ und entspricht dem Zustand niedrigster Energie, der sogenannten Nullpunktsenergie.

Die Quantenfeldtheorie betrachtet ein Vakuum nicht als völlig leer, sondern als gefüllt mit virtuellen Quantenteilchen und elektrisch geladenen Feldern. Aus der Vakuumenergie werden permanent virtuelle Teilchen als Teilchen-Antiteilchen-Paar mit gegensätzlicher elektrischer Ladungen erzeugt. Teffen diese Teilchen-Antiteilchen-Paare erneut aufeinander, neutralisieren sie sich bzw. löschen sich gegenseitig wieder aus. Die stetige Entstehung und der kontinuierliche Zerfall von Teilchen-Antiteilchen-Paaren aus dem Vakuum wird Vakuumfluktuation, Quantenfluktuation oder auch Nullpunktsfluktuation genannt.

Auch ein Elektron, das in seinem Grundzustand energetisch angeregt wird, taucht für einen kurzen Augenblick in das Quantenvakuumm ein und ist nicht mehr existent, bevor es kurze Zeit später in der Atomhülle mit einem höheren Energieniveau wieder auftaucht. Dieser unsichtbare Quantenphasenübergang eines Elektrons wird Quantenspektrallücke genannt. Hierbei stellt sich die Frage, ob es sich um dasselbe Elektron handelt oder ein anderes Elektron aus dem Quantenvakuumm hervorgegangen ist.

Die Vakuumenergie liefert zudem eine Erklärung für die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums und gilt als einer der möglichen Kandidaten für die kosmische Dunkle Energie.