Energia del vuoto

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L'energia del vuoto è una quantità di energia presente ovunque nello spazio, anche quando privo di materia. Il corrente limite superiore per la densità di energia del vuoto è 10−9 J per .

Questa energia può essere legata alle fluttuazioni dei campi quantistici che emergono quando si osserva lo spazio a distanze estremamente piccole oppure in intervalli di tempo estremamente ridotti, allorché gli effetti quantistici entrano in gioco in modo decisivo. L'ampiezza di queste fluttuazioni è governata dal principio d'indeterminazione. Tuttavia, la predizione del Modello Standard per il valore dell'energia del vuoto è enormemente più elevata rispetto al valore osservato.

L'energia del vuoto può avere effetti misurabili, tra cui l'emissione spontanea di luce o raggi gamma, l'effetto Casimir e il Lamb shift. Viene inoltre ipotizzato abbia conseguenze su scala cosmologica determinando l'espansione accelerata dell'universo.

L'energia del vuoto nelle teorie delle particelle elementari[modifica | modifica wikitesto]

La teoria quantistica dei campi, che descrive le interazioni fra le particelle elementari in termini di campo, contribuisce alla dimostrazione dell'esistenza di questa energia identificandola con l'energia di punto zero. Un esempio è l'effetto Casimir, in cui due piastre metalliche vicine sono sottoposte ad una leggera forza di attrazione dovuta al fatto che l'energia del vuoto risulta essere inferiore nello spazio fra le piastre rispetto a quella all'esterno (vedi la voce relativa all'effetto Casimir).

Poiché l'energia potenziale è definita a meno di una costante additiva arbitraria, il valore dell'energia del vuoto potrebbe essere considerato non importante. Questa importanza nasce nel momento in cui si considera anche la forza di gravità, determinando importanti conseguenze sull'espansione dell'universo (vedi paragrafo successivo).

In definitiva la quantità di energia del vuoto può essere descritta come un conteggio delle particelle virtuali che nel vuoto sono generate e distrutte (fluttuazioni del vuoto)[1].

Effetti dell'energia del vuoto in scala cosmologica[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Energia oscura e Universo in accelerazione.

Nell'ultimo periodo del 1998 si osservò, studiando più di 40 supernovae, che la velocità di espansione dell'universo aumentava sensibilmente invece di diminuire.[2][3] Fino ad allora si era pensato che l'universo, a causa della forza gravitazionale, stesse gradualmente rallentando dopo il Big bang, per poi eventualmente fermarsi e regredire verso un big crunch. Al contrario studiando la luce di queste supernove si poté definire che la loro distanza risultava essere del 10-15% superiore a quella attesa. L'universo è dunque attualmente in accelerazione, e la spiegazione più accettata di tale fenomeno risiede nell'energia del vuoto, che rappresenterebbe un' "energia oscura" che svolgerebbe il ruolo di costante cosmologica.

Implicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Radiazione di Hawking#Evaporazione dei buchi neri.

Il concetto di energia del vuoto ha notevoli implicazioni, prima fra tutte che le fluttuazioni di vuoto generano sempre un accoppiamento particella-antiparticella. Il fisico Stephen Hawking ha supposto che la creazione di queste particelle nei pressi di un buco nero sia assimilabile ad una sorta di "evaporazione" dello stesso. L'energia netta dell'universo rimane pari a zero se questi accoppiamenti vengono distrutti entro il tempo di Planck. Se prima che accada questo annichilimento una delle due particelle viene attratta dal buco nero, l'altra viene irradiata nello spazio. Tale perdita si accumula e, nel tempo, potrebbe portare alla scomparsa del buco nero. Il tempo necessario a tale processo dipende dalle dimensioni del buco nero, ma si è calcolato che sarebbero necessari 10^{100} anni perché un buco nero delle dimensioni del Sole venga distrutto.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Se il vuoto non è “vuoto” ovvero l’energia dal nulla e l’espansione dell’Universo
  2. ^ E l’universo accelerò - Le Scienze
  3. ^ Sito Web Italiano per la Filosofia-La Repubblica-18 DICEMBRE 1998

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]