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 suo corrente limite superiore di densità è 10−9 J per , tuttavia la predizione del Modello standard è di un valore oltre cento volte più elevato, costituendo un problema per la teoria.

Questa energia è legata alle fluttuazioni dei campi quantistici allorché i loro effetti entrano in gioco in modo decisivo. L'esistenza di un vuoto privo di energia comporterebbe infatti la possibilità di determinare simultaneamente posizione e velocità di una particella, contraddicendo il principio d'indeterminazione.

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. Si ipotizza inoltre che abbia conseguenze su scala cosmologica, determinando l'accelerazione dell'espansione 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: due piastre metalliche vicine sono sottoposte ad una leggera forza di attrazione dovuta al fatto che l'energia del vuoto è inferiore nello spazio fra le piastre rispetto a quella all'esterno (v. 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 se si considera anche la forza di gravità, determinando conseguenze sull'espansione dell'universo (v. paragrafo successivo).

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 Lo stesso argomento in dettaglio: Energia oscura e Universo in accelerazione.

Alla fine del 1998 si capì, studiando più di 40 supernovae, che la velocità di espansione dell'universo aumenta sensibilmente, NON che diminuisce.[2][3] Fino ad allora si era ipotizzato che l'universo, a causa della forza gravitazionale, stesse gradualmente rallentando dopo il Big bang, per poi fermarsi e regredire verso un big crunch. Al contrario, studiando la luce di queste supernove si poté vedere come la loro distanza risultasse del 10-15% superiore a quella attesa. L'universo è dunque in accelerazione, e la spiegazione più accettata di tale fenomeno risiede nell'energia del vuoto, che rappresenterebbe un' "energia oscura" col ruolo di costante cosmologica.

Implicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: 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 ne comporti una sorta di "evaporazione". L'energia netta dell'universo rimane pari a zero se questi accoppiamenti sono distrutti entro il tempo di Planck. Se prima di questo annichilimento una delle due particelle è attratta dal buco nero, l'altra è irradiata nello spazio. Tale perdita si accumula e, nel tempo, potrebbe portare alla scomparsa del buco nero. La durata di 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 si distrugga per "evaporazione".

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Se il vuoto non è “vuoto” , cioè 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]