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THEMA: Energiedichte des leeren Raumes

Energiedichte des leeren Raumes 11 Aug 2017 22:23 #18481

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Energiedichte des leeren Raumes in der QM und der ART:
QM
Nach moderner Auffassung beruht die kosmologische Konstante auf einer Energiedichte des leeren Raumes. Quantentheoretisch ist das Vakuum ein komplexer Zustand, durchzogen von fluktuierenden Quantenfeldern und Kondensaten mannigfaltiger Art. Zwar ist die heutige Physik nicht imstande, die Vakuumenergie wirklich zu berechnen, aber alle vernünftigen Schätzungen liegen soweit neben den zulässigen Werten, wie dies in der Physik noch nie der Fall war. Trotz vielfachen Bemühungen konnte bis jetzt noch niemand einen halbwegs überzeugenden Ausweg aus diesem Dilemma aufzeigen.
Nullpunktsenergien in der Quantenphysik
Diese verhindern, dass die Erwartungswerte für potentielle und kinetische Energie gleichzeitig beliebig klein werden können. Als Kompromiss ergibt sich eine minimale Grundzustandsenergie der Größe hν/2.
Grundlegende Schwierigkeit der Quantenfeldtheorie: Die Summe der Nullpunktsenergien der unendlich vielen Oszillatoren divergiert (Ultraviolett-Divergenz).
Ohne Gravitation kümmern wir uns nicht um die Energiedichte des Vakuums, da dann nur Energiedifferenzen beobachtbar sind. Freilich können Unterschiede in Vakuumenergien bei veränderlichen
äußeren oder inneren Bedingungen beobachtbare Konsequenzen haben. Der erste, der sich gefragt hat, ob die Vakuumenergie des Strahlungsfeldes gravitative Wirkungen haben könnte, war Wolfgang Pauli, und zwar noch vor der neuen Quantenmechanik. In seinen eigenen Worten kam Pauli zum Schluss, dass “dann das Universum nicht einmal bis zum Mond reichen würde”.
Wie ist die heutige Sichtweise?
ART
Am Solvay-Kongress spät im Oktober 1913 sagte Einstein, dass er nicht mehr an die Nullpunktsenergie glaube, und in einem Brief an
Ehrenfest schrieb er “die Nullpunktsenergie ist mausetod”.
Ist die Vakuumenergie (Nullpunktsenergie) "wieder auferstanden"?
Chalawan

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Energiedichte des leeren Raumes 11 Aug 2017 22:31 #18482

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Hallo Chalawan,

wie viele Photonen sind den in 1m3 Vakuum. 2 Photonen ergeben mindestens ein Elektron. Das ist doch Masse.

Gruß 1234
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Energiedichte des leeren Raumes 11 Aug 2017 22:41 #18483

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Stimmt, Masse und Energie sind nach Einsteins berühmtester Formel wesensgleich.
-
Meine Aussagen, die ich zur Diskussion stelle, stammen von Straumann Geschichte des Lambda Terms, DE und DM

weitere Links: Mitbegründer der Inflationstheorie stellt sie heute in Frage und bietet folgendes an:
arxiv.org/abs/hep-th/0111098
Cosmic Evolution in a Cyclic Universe
Paul J. Steinhardt, Neil Turok

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Energiedichte des leeren Raumes 11 Aug 2017 22:52 #18484

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Hallo,

wenn Photonen mit Lichtgeschwindigkeit reisen ist die Masse klein. Wenn Photonen aber stillstehen und Sie im Felde stehen, so ist die Dichte der Photonen 10 000 mal größer.

Gruß 1234
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Energiedichte des leeren Raumes 12 Aug 2017 00:27 #18486

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Hallo 1234!
Photonen haben Masse?
Nee.
-
Die Vakua des Weltraumes können nicht annähernd auf der Erde hergestellt werden; der luftleere Raum wird immer dünner und leerer.
Kann er überhaupt Ideales Vakuum erreichen: 0 Druck 0 Moleküle unendliche mittlere freie Weglänge
und ist das All überhaupt noch ein Gas?
Chalawan

PS:
Nach der QM Hypothese (Symmetriebruch, Mexican Hat, Phasenübergang) gibt es kein absolutes NICHTS und damit wird es auch kein Ideales Vakuum geben.

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Energiedichte des leeren Raumes 12 Aug 2017 11:38 #18493

1234 schrieb: Hallo,

wenn Photonen mit Lichtgeschwindigkeit reisen ist die Masse klein. Wenn Photonen aber stillstehen und Sie im Felde stehen, so ist die Dichte der Photonen 10 000 mal größer.

Gruß 1234


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Energiedichte des leeren Raumes 12 Aug 2017 11:40 #18494

Chalawan2000 schrieb: Photonen haben Masse?


Natürlich haben Photonen eine Masse gemäß E=mc². Photonen haben nur keine Ruhemasse, ihre Masse stammt daher ausschließlich aus ihrer Bewegungsenergie.

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Energiedichte des leeren Raumes 12 Aug 2017 12:32 #18496

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Merci, das wollte ich auch gerade anmerken:
Photonen stellen ja Energie dar und somit haben sie eine Masse, halt eine die es nur in Bewegung gibt:
Also den Herrn Einstein nehmen: \(E=mc^2 \)
Dann an den Herrn Planck denken, was er zur Energie eines Photons sagte: \(E=hf \)
Zu guter Letzt die Beziehung zwischen der Frequenz \(f \) und der Geschwindigkeit \(v \), welche in diesem Falle die Lichtgeschwindigkeit \(c \) ist, beachten: \(f=\frac{c}{\lambda} \); \(\lambda \) ist die Wellenlänge des betrachteten Lichts
Alles schön ineinander einsetzen und es kommt raus: \(m=\frac{h}{c\lambda} \)

Also haben Photonen bei Lichtgeschwindigkeit und einer gegebenen Wellenlänge eine Masse (=Energie).
Schön zu sehen daran, dass Licht ja an Energie verliert, wenn es sich entgegen eines Gravitationsfeldes bewegt, seine ursprüngliche Wellenlänge verschiebt sich Richtung längere Wellenlängen.

PS: Eigentlich habe ich's nur hingeschrieben um mit dem Online-Formeleditor rumzuspielen :D
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Energiedichte des leeren Raumes 15 Aug 2017 08:02 #18598

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Erst einmal VIELEN DANK, ClausS und Rupert!
-
Siehe 1. Thread-Beitrag:
In seinen eigenen Worten kam Wolfgang Pauli zum Schluss, dass “dann das Universum nicht einmal bis zum Mond reichen würde”.

Am Solvay-Kongress spät im Oktober 1913 sagte Einstein, dass er nicht mehr an die Nullpunktsenergie glaube, und in einem Brief an Ehrenfest schrieb er “die Nullpunktsenergie ist mausetod”.
Wie kamen die Herren darauf?
(Nullpunksenergie entspricht Vakuumenergie entspricht DE)

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Energiedichte des leeren Raumes 15 Aug 2017 11:10 #18617

Einen kurzen Abriss über die Geschichte der Nullpunktsenergie (auch geschichtich) findest Du hier: de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie .

In meinem Studium habe ich gelernt, dass die theoretisch berechnete Vakuumenergie 120 Größenordnungen (!!!!) über dem liegt, was man kosmologisch misst. Daher ist nicht klar, wie sich die Vakuumenergie verhält und in welchem Zusammenhang sie mit der Dunklen Energie steht.

Ein neues Forschungsergebnis (noch mit vielen ?) ist hier dargestellt:
www.scinexx.de/wissen-aktuell-17389-2014-03-28.html

Eine gute Übersicht findet man hier:
pauli.uni-muenster.de/tp/fileadmin/lehre...09/DunkleEnergie.pdf

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Energiedichte des leeren Raumes 15 Aug 2017 12:59 #18638

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Hallo ClausS!
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Energiedichte des leeren Raumes 15 Aug 2017 20:31 #18653

de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt

Es gibt auch Erklärungen des Casimir-Effekts durch Van-de-Vaals Kräfte.

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Energiedichte des leeren Raumes 15 Aug 2017 20:54 #18656

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Danke; ich beschäftigte mich vor Wochen mit dem Casimir Effelt; in der QM ist er "ein Thema". Chalawan

WEN ist interessiert:
Wiki: de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt
Die Casimir-Kraft gehört, wie auch die van-der-Waals- und Casimir-Polder-Kraft, zu den Dispersionswechselwirkungen. Im Folgenden wird die Casimir-Kraft mit Hilfe von virtuellen Teilchen und ihren Fluktuationen im Vakuum (Vakuumfluktuation) erklärt. Vakuumfluktuationen entstehen, wenn man aus der Planckschen Strahlungsformel die Nullpunktenergie herleitet, die auch Vakuumenergie genannt wird. Aufgrund der Unschärferelation zwischen Zeit und Energie müssen in begrenzten Räumen Vakuumfluktuationen entstehen.[11] Häufig wird daher die Casimir-Kraft als Beweis für Vakuumenergie und Vakuumfluktuationen angesehen. Im Grenzfall dünner Medien kann der Casimir-Effekt jedoch auch als eine Summe der Van-der-Waals-Kraft zwischen den einzelnen Atomen der beiden leitenden Platten verstanden werden. Darauf wurde 2005 von Robert L. Jaffe hingewiesen.[12] 2012 wurde dieses von Joseph Cugnon bestätigt.[13]

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