Fluctuació quàntica

Una simulació per mig de QCD reticular, que mostra l'evolució caòtica del camp glulónico.

En física quàntica, la fluctuació quàntica de l'energia és un canvi temporal en la cantitat d'energia en un punt en l'espai, com a resultat del principi de indeterminació enunciat per Werner Heisenberg.

D'acort a una formulació d'este principi, energia i temps es relacionen de la següent forma:

Açò significa que l'el processe de medició pot introduir energia adicional que serà amprada en crear noves partícules si $\Delta t$ és molt menut. Aixina eixe efecte de la medició permet la generació de parells partícula-antipartícula de partícules virtuals. L'efecte d'eixes partícules és mesurable, per eixemple, Plantilla:Maltrad.

En la formulació actual, l'energia sempre es conserva, pero els estats propis del Hamiltoniano no són els mateixos que els de l'operador del número de partícules, açò és, si està ben definida l'energia del sistema no està ben definit el número de partícules del mateix, i viceversa, ya que estos dos operadors no commuten. En particular, Parker (1965) va demostrar que en l'expansió mètrica de l'univers la curvatura de l'espai-temps duria a la creació de partícules i serien estes últimes fluctuacions quàntiques les que produïxen l'estructura de l'univers. Ademés, d'acort en el model de l'inflació les fluctuacions que varen tindre lloc abans del Big Bang varen ser amplificades creant lo que es convertiria en el nostre univers.

Fluctuacions quàntiques d'un camp

Es pot fer una distinció entre les fluctuacions quàntiques i les fluctuacions tèrmiques d'un camp quàntic (a lo manco per a un camp lliure; per a camps en autointeracció, la renormalisació complica molt les coses). Per a la camp cuantizado de Klein-Gordon en l'estat de buit, podem calcular la densitat de provabilitat de que observem una configuració ${\phi }_t(x)$ al mateix temps $t$ en térmens de la seua transformada de Fourier ${\tilde{\phi }}_t(k)$ esta associada la distribució de provabilitat:

Per una atra part, per a la camp clàssic de Klein-Gordon a temperatura distinta de zero, la densitat de provabilitat de Gibbs que observaríem una configuració ${\phi }_t(x)$ al mateix temps $t$ seria:

Per tant, l'amplitut de les fluctuacions quàntiques està controlada per l'amplitut de constant de Planck $\hslash$, de la mateixa manera que l'amplitut de les fluctuacions tèrmiques està controlada per $kT$. Note's que els següents tres punts estan estretament relacionats:

(1) La constant de Planck té unitats d'acció en lloc d'unitats d'energia,

(2) el núcleu quàntic és $\sqrt{|k{|}^2+m^2}$ en lloc de $\frac{1}{2}(|k{|}^2+m^2)$ (el núcleu quàntic no és local des d'un punt de vista clàssic, pero és local en el sentit de que no permet que es transmeten senyals),

(3) l'estat de buit quàntic és Invariante de Lorentz (encara que no manifestament en lo anterior), mentres que l'estat tèrmic clàssic no ho és (la dinàmica clàssica és invariante de Lorentz, sino la densitat de provabilitat de Gibbs no és una condició inicial invariante de Lorentz).

Podem construir un camp aleatori continu clàssic que tinga la mateixa densitat de provabilitat que l'estat de buit quàntic, de modo que la principal diferència en la teoria quàntica de camps és la teoria de la medició (la medició en la teoria quàntica és diferent de la medició per a un camp aleatori continu clàssic, en que les medicions clàssiques sempre són mútuament compatibles en térmens mecànics quàntics). Els efectes quàntics que són conseqüències solament de fluctuacions quàntiques, no de subtilea d'incompatibilitat de medició, poden modelar-se alternativament per mig de camps aleatoris continus clàssics.

Vore també

• Efecte Casimir
• Energia del buit
• Energia del punt zero
• Partícula virtual
• Bromera quàntica
• Soroll quàntic