La Mecánica Cuántica predice la existencia de lo que usualmente se conoce como energías de “punto cero” para las interacciones nuclear débil y fuerte y las electromagnéticas, donde “punto cero” se refiere a la energía del sistema a una temperatura T, o el nivel de energía cuantizado más bajo de un sistema mecánico cuántico. Aunque el término “energía de punto cero” se aplica a estas tres interacciones de la naturaleza, habitualmente (y de aquí en adelante en este artículo) se usará en referencia sólo al caso de la electromagnética.
En la física cuántica convencional, el origen de la energía de punto cero es el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, el cual afirma que, para una partícula en movimiento como puede ser un electrón, cuanto más precisamente medimos la posición, menos exactamente podemos medir su momento (masa por velocidad), y viceversa. La menor incertidumbre posible de posiciones por momento está especificada por la constante de Planck, h. Una incertidumbre paralela existe entre las medidas que involucran al tiempo y la energía (y otras llamadas variables conjugadas en mecánica cuántica). Esta mínima incertidumbre no es debida a ningún defecto corregible en la medida, sino que más bien refleja la poca claridad intrínseca a la cuántica en la misma naturaleza de la energía y la materia brotando de la naturaleza de onda de varios campos cuánticos. Esto lleva al concepto de energía de punto cero.
La energía de punto cero es la energía que permanece cuando todas las otras energías son eliminadas de un sistema. Este comportamiento está demostrado por, por ejemplo, en el helio líquido. Cuando la temperatura desciende hasta el cero absoluto, el helio permanece líquido, el lugar de congelarse en un sólido, debido a la inamovible energía de punto cero del movimiento de sus átomos. (El incremento de presión a 25 atmósferas causará la solidificación del helio).
Un oscilador armónico es una herramienta conceptual útil en física. De forma clásica un oscilador armónico, como una masa sujeta a un muelle, siempre puede llevarse a un estado de reposo. Sin embargo, un oscilador armónico cuántico no permite esto. Siempre permanece un movimiento residual debido a los requisitos del Principio de Incertidumbre de Heisenberg, dando como resultado una energía de punto cero, igual a 1/2 hf, donde f es la frecuencia de oscilación.
La radiación electromagnética puede describirse como ondas flotando a través del espacio a la velocidad de la luz. Las ondas no son ondas de nada sustancial, pero son ondulaciones en un estado de un campo definido teóricamente. Sin embargo estas ondas transportan energía (y momento), y cada onda tiene una dirección específica, frecuencia y estado de polarización . Cada onda representa un “modo de propagación del campo electromagnético”.
Cada modo es equivalente a un oscilador armónico y de esta manera está sujeto al Principio de Incertidumbre de Heisenberg. A partir de esta analogía, cada modo del campo debe tener 1/2 hf como su energía mínima media. Esta es una diminuta cantidad de energía en cada modo, pero el número de modos es enorme, y de hecho se incremente por unidad de intervalo de frecuencia con el cuadrado de la frecuencia. La densidad de energía espectral está determinada por la densidad de modos por la energía por modo y de esta forma se incrementa con el cubo de la frecuencia por unidad de frecuencia por unidad de volumen. El producto de la diminuta energía de cada modo por la descomunal densidad espacial de modos lleva a una densidad de energía teórica de punto cero muy alta por centímetro cúbico.
Desde esta línea de razonamiento, la física cuántica predice que todo el espacio debe estar lleno de fluctuaciones electromagnéticas de punto cero (también llamados campos de punto cero) creando un mar universal de energía de punto cero. La densidad de esta energía depende críticamente de dónde cesan en frecuencia las fluctuaciones de punto cero. Dado que se piensa que el mismo espacio se rompería en una especie de espuma cuántica a tal escala diminuta llamada escala de Planck (10-33 cm), se argumenta que las fluctuaciones de punto cero deben cesar a una correspondiente frecuencia de Planck (1043 Hz). Si éste es el caso, la densidad de energía de punto cero sería de 10 órdenes de magnitud mayor que la energía que emana del centro del Sol.
¿Cómo tan descomunal cantidad de energía no se hace completamente evidente? Existe una diferencia principal entre la radiación electromagnética de punto cero y la radiación electromagnética corriente. Volviendo de nuevo sobre el Principio de Incertidumbre de Heisenberg nos encontramos que el tiempo de vida de un fotón de punto cero dado, visto como una onda, corresponde a una media de la distancia viajada de sólo una fracción de su longitud de onda. Tal “fragmento” de onda es algo diferente de una onda plana corriente y es difícil saber cómo interpretar esto.
fuente: http://www.astroseti.org/noticia_2774_Energia_punto_cero_campo_punto_cero.htm
Chequen este video http://es.youtube.com/watch?v=u3WHSOJjTLk
En la física cuántica convencional, el origen de la energía de punto cero es el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, el cual afirma que, para una partícula en movimiento como puede ser un electrón, cuanto más precisamente medimos la posición, menos exactamente podemos medir su momento (masa por velocidad), y viceversa. La menor incertidumbre posible de posiciones por momento está especificada por la constante de Planck, h. Una incertidumbre paralela existe entre las medidas que involucran al tiempo y la energía (y otras llamadas variables conjugadas en mecánica cuántica). Esta mínima incertidumbre no es debida a ningún defecto corregible en la medida, sino que más bien refleja la poca claridad intrínseca a la cuántica en la misma naturaleza de la energía y la materia brotando de la naturaleza de onda de varios campos cuánticos. Esto lleva al concepto de energía de punto cero.
La energía de punto cero es la energía que permanece cuando todas las otras energías son eliminadas de un sistema. Este comportamiento está demostrado por, por ejemplo, en el helio líquido. Cuando la temperatura desciende hasta el cero absoluto, el helio permanece líquido, el lugar de congelarse en un sólido, debido a la inamovible energía de punto cero del movimiento de sus átomos. (El incremento de presión a 25 atmósferas causará la solidificación del helio).
Un oscilador armónico es una herramienta conceptual útil en física. De forma clásica un oscilador armónico, como una masa sujeta a un muelle, siempre puede llevarse a un estado de reposo. Sin embargo, un oscilador armónico cuántico no permite esto. Siempre permanece un movimiento residual debido a los requisitos del Principio de Incertidumbre de Heisenberg, dando como resultado una energía de punto cero, igual a 1/2 hf, donde f es la frecuencia de oscilación.
La radiación electromagnética puede describirse como ondas flotando a través del espacio a la velocidad de la luz. Las ondas no son ondas de nada sustancial, pero son ondulaciones en un estado de un campo definido teóricamente. Sin embargo estas ondas transportan energía (y momento), y cada onda tiene una dirección específica, frecuencia y estado de polarización . Cada onda representa un “modo de propagación del campo electromagnético”.
Cada modo es equivalente a un oscilador armónico y de esta manera está sujeto al Principio de Incertidumbre de Heisenberg. A partir de esta analogía, cada modo del campo debe tener 1/2 hf como su energía mínima media. Esta es una diminuta cantidad de energía en cada modo, pero el número de modos es enorme, y de hecho se incremente por unidad de intervalo de frecuencia con el cuadrado de la frecuencia. La densidad de energía espectral está determinada por la densidad de modos por la energía por modo y de esta forma se incrementa con el cubo de la frecuencia por unidad de frecuencia por unidad de volumen. El producto de la diminuta energía de cada modo por la descomunal densidad espacial de modos lleva a una densidad de energía teórica de punto cero muy alta por centímetro cúbico.
Desde esta línea de razonamiento, la física cuántica predice que todo el espacio debe estar lleno de fluctuaciones electromagnéticas de punto cero (también llamados campos de punto cero) creando un mar universal de energía de punto cero. La densidad de esta energía depende críticamente de dónde cesan en frecuencia las fluctuaciones de punto cero. Dado que se piensa que el mismo espacio se rompería en una especie de espuma cuántica a tal escala diminuta llamada escala de Planck (10-33 cm), se argumenta que las fluctuaciones de punto cero deben cesar a una correspondiente frecuencia de Planck (1043 Hz). Si éste es el caso, la densidad de energía de punto cero sería de 10 órdenes de magnitud mayor que la energía que emana del centro del Sol.
¿Cómo tan descomunal cantidad de energía no se hace completamente evidente? Existe una diferencia principal entre la radiación electromagnética de punto cero y la radiación electromagnética corriente. Volviendo de nuevo sobre el Principio de Incertidumbre de Heisenberg nos encontramos que el tiempo de vida de un fotón de punto cero dado, visto como una onda, corresponde a una media de la distancia viajada de sólo una fracción de su longitud de onda. Tal “fragmento” de onda es algo diferente de una onda plana corriente y es difícil saber cómo interpretar esto.
fuente: http://www.astroseti.org/noticia_2774_Energia_punto_cero_campo_punto_cero.htm
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