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L’energia del punto zero



In fisica, l’energia di punto zero (in inglese, zero-point energy, ZPE) è il più basso livello energetico possibile in un sistema quantistico.

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BASI FISICHE


Dal principio di indeterminazione di Heisenberg deriva che il vuoto è permeato da un mare di fluttuazioni quantistiche che creano coppie di particelle e anti-particelle virtuali che si annichilano in un tempo inversamente proporzionale alla propria energia. Il contributo complessivo all’energia del vuoto risulta così diverso da zero e pari a
 epsilon = frac{hnu}{2}
dove h è la costante di Planck e  nu  è la frequenza di un generico modo di vibrazione associabile alla lunghezza d’onda materiale delle particelle virtuali.
Integrando rispetto allo spazio tutti i contributi dati dalle fluttuazioni quantistiche a tutte le energie e lunghezze d’onda si ottiene una quantità di energia enorme per unità di volume. Dal momento che l’energia produce gravità essa dovrebbe contribuire a determinare in modo significativo il valore della costante cosmologica che invece risulta di entità molto esigua.
Nella teoria quantistica dei campi, il termine energia di punto zero è sinonimo di energia del vuoto. L’esistenza di una energia non nulla associata al vuoto è alla base dell’effetto Casimir, previsto nel 1947 e confermato sperimentalmente. Altri effetti derivanti dall’energia di punto zero sono la Forza di van der Waals, lo spostamento di Lamb-Retherford, la spiegazione dello spettro di radiazione di corpo nero di Planck, la stabilità dello stato fondamentale dell’atomo di idrogeno dal collasso radiativo, l’effetto delle cavità di inibire o aumentare l’emissione spontanea di fotoni dagli atomi eccitati e la radiazione di Hawking responsabile dell’evaporazione dei buchi neri.

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