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量子真空エネルギーを利用できる可能性はあるでしょうか?

粒子間の量子もつれを描いたイラスト。提供：ATLAS実験 時空構造は、真空エネルギーとして知られる振動する量子場によって渦巻いています。それは私たちが見渡す限りどこにでも存在します。しかし、私たちはそこから何かを得ることができるのでしょうか? この真空エネルギーの強さを計算することもできます。量子力学の法則を適用して、場が単独でどれだけ振動するかを決定すると、無限になります。そうです、無限の量のエネルギーが時空のあらゆる部分を満たしているのです。これは、これらの場が持つことのできる振動の量に制限がないからです。小さな振動、中程度の振動、大きな振動が、すべての量子場で同時に発生しています。 ちょっと待ってください。場は無限のエネルギーを持ちながら、粒子を生成するためのエネルギーがまだ残っているのはなぜでしょうか? この疑問に答えるために、オランダの物理学者ヘンドリック・カシミールが考案した巧妙な実験を見てみましょう。 2 枚の金属板を非常に接近させて貼り合わせると、その板の間の量子場は特定の動作をしなければなりません。板の間の振動の波長は、ギターの弦の振動の波長が弦の長さに合うように、板の間で完全に一致しなければなりません。量子の場合、板の間には依然として無限の振動がありますが、板の外側ほど板の間の無限の振動はありません。 巧妙な数学的手法を使えば、2 種類の無限大を減算して有限数を得ることができます。これは、2 つのプレートの外側の量子振動が、その場所の内側の量子振動より実際に多いことを意味します。このことから、プレートの外側の量子場が 2 つのプレートを押し付けているという結論が導き出されます。これはカシミール効果と呼ばれます。この効果を測定して、量子場が実際に存在することを検証できます。 こうした理論と実験のすべては、驚くべき結論に至りました。世界のすべての物理現象、すべての相互作用、すべてのプロセス、すべての動作は、無限の真空エネルギーで満たされた舞台の上で起こります。この図は奇妙ですが、これは量子理論の数十年にわたる研究の結果です。 現時点では、このエネルギーにアクセスして、それを使って何か役に立つことをする方法はありません。それは、これが宇宙で最もエネルギーが低い状態だからです。仕事をするには、エネルギーに差をつけ、ある場所からエネルギーを引き出し、それを変換して、別の場所に置く必要があります。 真空エネルギーを引き出すことはできません。真空エネルギーが行くべき場所がどこにもないからです。これは、エレベーターを建物の最下階より下まで移動させようとするようなものです。エレベーターは、その下には階がないので 1 階で止まってしまいます。 カシミール効果に関して言えば、まずプレートを一緒に配置するためにシステムにエネルギーを投入する必要がありました。プレートが動き始めると、投入したエネルギーが戻ってくるだけで、エネルギー生産の純益はありません。 SFの世界には、真空エネルギーを利用して宇宙船やその他の先進的な推進力に動力を与えるというアイデアが数多くあります。これらのアイデアは確立された物理学に反していますが、私たちは物理学のすべて、特に真空エネルギーを完全に理解しているわけではないことを認めなければなりません。私たちが何か間違っているという最大の手がかりは、原子レベルではなく、宇宙レベルに関係しています。 1990年代後半、天文学者は宇宙の膨張が加速していることを発見しました。この加速膨張の最も単純な説明は、宇宙の真空エネルギーです。しかし、膨張率を測定できるため、それを使用して真空エネルギーの総量を推定することができ、約6 x 10-10 1立方メートルの空間あたりジュール。 それは…無限ではありません。問題があります。一方では、一連の亜原子計算、予測、測定から、真空エネルギーは無限にあることがわかります。他方では、宇宙測定から、真空エネルギーの量は本当にごくわずかであることがわかっています。 何が起こっているのか？私たちにはわかりません。これは現代物理学における最大の未解決問題の一つです。真空エネルギーを利用する方法を見つけたいなら、まずそれが本当は何なのかを理解する必要があります。そこで何が発見されても、それは新しい種類の物理学に関わるものであり、新しい物理学がどんなものを解き放ってくれるのか誰にもわかりません。 提供：Universe Today 引用: 量子真空エネルギーを活用できる可能性はあるか? (2024年8月23日) 2024年8月23日に https://phys.org/news/2024-08-harness-quantum-vacuum-energy.html から取得 この文書は著作権の対象です。個人的な学習や研究を目的とした公正な取り扱いを除き、書面による許可なしに複製することはできません。コンテンツは情報提供のみを目的として提供されています。 #量子真空エネルギーを利用できる可能性はあるでしょうか