Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Năng lượng chân không”
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Tạo với bản dịch của trang “Vacuum energy” |
Không có tóm lược sửa đổi |
||
Dòng 6:
== Nguồn gốc ==
[[Lý thuyết trường lượng tử]] nói rằng tất cả các [[Trường (vật lý)|trường]] cơ bản, như [[trường điện từ]], phải được [[Lượng tử hóa (vật lý)|lượng tử hóa]] tại mỗi điểm trong không gian {{Cần chú thích|date=January 2016}}. Một trường trong vật lý có thể được hình dung như thể không gian chứa đầy các quả bóng và lò xo rung liên kết với nhau, và sức mạnh của trường giống như sự dịch chuyển của một quả bóng từ vị trí nghỉ của nó. Lý thuyết đòi hỏi "sự rung động" trong, hoặc thay đổi chính xác hơn về cường độ của một trường như vậy để truyền theo [[phương trình sóng]] thích hợp cho trường cụ thể được đề cập. [[Lượng tử hóa thứ hai]] của lý thuyết trường lượng tử đòi hỏi mỗi tổ hợp lò xo bóng như vậy phải được lượng tử hóa, nghĩa là sức mạnh của trường được lượng tử hóa tại mỗi điểm trong không gian. Về mặt kỹ thuật, nếu trường tại mỗi điểm trong không gian là một [[Dao động tử điều hòa|dao động điều hòa đơn giản]], thì lượng tử hóa của nó đặt một [[dao động điều hòa lượng tử]] ở mỗi điểm. Kích thích của trường tương ứng với các [[Hạt sơ cấp|hạt cơ bản]] của [[vật lý hạt]] . Do đó, theo lý thuyết, ngay cả [[chân không]] cũng có cấu trúc cực kỳ phức tạp và tất cả các tính toán của lý thuyết trường lượng tử phải được thực hiện liên quan đến mô hình chân không này.
Lý thuyết coi chân không hoàn toàn có các tính chất giống như một hạt, chẳng hạn như [[spin]] hoặc [[phân cực]] trong trường hợp [[ánh sáng]], năng lượng, v.v. Theo lý thuyết, hầu hết các tính chất này hủy bỏ trung bình để lại khoảng trống theo nghĩa đen của từ này. Tuy nhiên, một ngoại lệ quan trọng là năng lượng chân không hoặc [[giá trị kỳ vọng chân không]] của năng lượng. Việc lượng tử hóa một bộ dao động điều hòa đơn giản đòi hỏi năng lượng thấp nhất có thể, hoặc [[năng lượng điểm không]] của một bộ dao động như vậy là:
<math>{E} =\frac{1}{2} h \nu. </math>
Tổng của tất cả các dao động có thể tại tất cả các điểm trong không gian cho một số lượng vô hạn. Để loại bỏ sự vô hạn này, người ta có thể lập luận rằng chỉ có sự khác biệt về năng lượng là có thể đo lường được, giống như khái niệm [[Thế năng|năng lượng tiềm năng]] đã được xử lý trong [[cơ học cổ điển]] trong nhiều thế kỷ. Lập luận này là nền tảng của lý thuyết [[tái chuẩn hóa]] . Trong tất cả các tính toán thực tế, đây là cách chúng ta xử lý vô cực.
Năng lượng chân không cũng có thể được xét đến dưới dạng các [[hạt ảo]] (còn được gọi là dao động chân không) được tạo ra và phá hủy khỏi chân không. Những hạt này luôn được tạo ra từ chân không trong các cặp [[Phản hạt|phản hạt của hạt]], trong hầu hết các trường hợp, chúng sẽ tiêu diệt lẫn nhau và biến mất trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, các hạt và phản hạt này có thể tương tác với các hạt khác trước khi biến mất, một quá trình có thể được ánh xạ bằng [[sơ đồ Feynman]] . Lưu ý rằng phương pháp tính toán năng lượng chân không này tương đương về mặt toán học với việc có một [[bộ dao động điều hòa lượng tử]] tại mỗi điểm và do đó, chịu các vấn đề tái chuẩn hóa tương tự.
Đóng góp bổ sung cho năng lượng chân không đến từ [[Phá vỡ đối xứng tự phát|sự phá vỡ đối xứng tự phát]] trong [[lý thuyết trường lượng tử]] .
== Hàm ý ==
Năng lượng chân không có một số hậu quả. Năm 1948, các [[nhà vật lý]] [[Hà Lan|người Hà Lan]] [[ Hendrik Casimir|Hendrik BG Casimir]] và [[ Dirk Polder|Dirk Polder]] dự đoán sự tồn tại của một lực hấp dẫn nhỏ giữa các tấm kim loại được đặt gần nhau do [[Cộng hưởng|sự cộng hưởng]] trong năng lượng chân không trong không gian giữa chúng. Điều này hiện được gọi là [[ Hiệu ứng Casimir|hiệu ứng Casimir]] và từ đó đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Do đó, người ta tin rằng năng lượng chân không là "thực" theo nghĩa tương tự rằng các vật thể khái niệm quen thuộc hơn như điện tử, từ trường, v.v., là có thật. Tuy nhiên, giải thích thay thế cho hiệu ứng Casimir đã được đề xuất. <ref>R. L. Jaffe: ''The Casimir Effect and the Quantum Vacuum''. In: ''Physical Review D''. Band 72, 2005</ref>
Các dự đoán khác là khó để xác minh. Dao động chân không luôn được tạo ra như các cặp phản hạt. Việc tạo ra các hạt ảo này gần [[chân trời sự kiện]] của [[lỗ đen]] đã được nhà vật lý [[Stephen Hawking]] đưa ra giả thuyết là một cơ chế cho sự [[Bức xạ Hawking|"bốc hơi"]] cuối cùng [[Bức xạ Hawking|của các lỗ đen]] . <ref name="Page">{{Chú thích tạp chí|last=Page|first=Don N.|date=1976|title=Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole|journal=Physical Review D|volume=13|issue=2|pages=198–206|bibcode=1976PhRvD..13..198P|doi=10.1103/PhysRevD.13.198}}</ref> Nếu một trong hai cặp bị kéo vào lỗ đen trước đó, thì hạt kia trở thành "thực" và năng lượng / khối lượng về cơ bản được tỏa vào không gian từ lỗ đen. Mất mát này được tích lũy và có thể dẫn đến sự biến mất của lỗ đen theo thời gian. Thời gian cần thiết phụ thuộc vào khối lượng của lỗ đen (các phương trình chỉ ra rằng lỗ đen càng nhỏ thì nó bay hơi càng nhanh) nhưng có thể theo thứ tự [[Googol|10<sup>100</sup>]] năm đối với các lỗ đen khối lượng Mặt Trời lớn. <ref name="Page" />
Năng lượng chân không cũng có những hậu quả quan trọng đối với [[vũ trụ học vật lý]] . [[Thuyết tương đối rộng]] dự đoán rằng năng lượng tương đương với khối lượng, và do đó, nếu năng lượng chân không "thực sự ở đó", thì nó sẽ tác dụng [[Tương tác hấp dẫn|lực hấp dẫn]] . Về cơ bản, một năng lượng chân không khác không được dự kiến sẽ đóng góp vào [[hằng số vũ trụ]], ảnh hưởng đến sự [[Sự mở rộng của vũ trụ|giãn nở của vũ trụ]]. Trong trường hợp đặc biệt của năng lượng chân không, [[thuyết tương đối rộng]] quy định rằng trường hấp dẫn tỷ lệ với {{Nowrap|''ρ'' + 3''p''}} (trong đó ''ρ'' là mật độ năng lượng khối lượng và ''p'' là áp suất). Lý thuyết lượng tử của chân không quy định thêm rằng áp lực của năng lượng chân không trạng thái zero luôn luôn là âm và có độ lớn bằng ''ρ.'' Như vậy, tổng số là {{Nowrap|1=''ρ'' + 3''p'' = ''ρ'' − 3''ρ'' = −2''ρ''}}, là một giá trị âm. Nếu thực sự trạng thái mặt đất chân không có năng lượng khác không, thì phép tính ngụ ý trường hấp dẫn với lực đẩy, làm tăng [[Mở rộng gia tăng của vũ trụ|tốc độ giãn nở của vũ trụ]]. Tuy nhiên, năng lượng chân không là vô hạn về mặt toán học mà không cần [[tái chuẩn hóa]], điều này dựa trên giả định rằng chúng ta chỉ có thể đo năng lượng theo nghĩa tương đối, điều này không đúng nếu chúng ta có thể quan sát nó một cách gián tiếp thông qua [[hằng số vũ trụ]] .
[[Thể loại:Thể loại:Chân không]]
[[Thể loại:Thể loại:Năng lượng (vật lý)]]
| |||