Vákuumállapot
 |
Ez a szócikk vagy szakasz lektorálásra, tartalmi javításokra szorul. |
A kvantumtérelméletben a vákuumállapot (vagy egyszerűen vákuum) a lehető legalacsonyab energiájú kvantumállapot. Definíció szerint nem tartalmaz anyagi részecskéket. Néha használatos még a zéróponti mező kifejezés is, mint egy egyedi kvantált mező vákuumállapotának leírása.
Nem eltűnő vákuumállapot
[szerkesztés]Ha a kvantumtérelmélet a perturbációelmélet segítségével pontosan leírható, akkor a vákuum tulajdonságai olyanok, mint a harmonikus kvantumoszcillátor alapállapotának tulajdonságai. Ebben az esetben bármely kvantumtér operátorának (téroperátor) várható vákuumértéke eltűnik. Olyan kvantumtérelméletekben, amelyeknél a perturbációelmélet alacsony energiákon már nem alkalmazható (például kvantum-színdinamika vagy a szupravezetés BCS-elmélete) a mező operátoroknak lehet nem eltűnő (nem nulla) várható vákuumértéke, amit kvantumkondenzátumnak hívunk. A standard modellben a Higgs-mező nem nulla várható vákuumértéke, ami a spontán szimmetriasértés eredménye, az a mechanizmus, amely révén az elméletben szereplő többi mező tömeget nyer.
A vákuumállapot energiája
[szerkesztés]Sok esetben a vákuumállapotot definiálhatjuk nulla energiájúnak, bár a helyzet ténylegesen sokkal szövevényesebb. A vákuumállapothoz zéróponti energia tartozik, és ennek vannak mérhető effektusai. Laboratóriumban Casimir-effektusként észlelhető. A kozmológiában a vákuumállapot energiája mint a kozmológiai állandó jelenik meg. A még kidolgozatlan mindenség elméletével szemben támasztott egyik alapvető követelmény, hogy a vákuumállapot energiája révén magyarázza meg az empirikus kozmológiai állandót.
A vákuumállapot szimmetriája
[szerkesztés]Relativisztikus térelméletben a vákuum Poincaré-invariáns. Ezért csak a téroperátorok skalár kombinációinak lehet nemeltűnő vákuum várható értéke. A vákuum várható érték lerombolhatja a Lagrange-függvény néhány belső szimmetriáját. Ekkor a vákuum kevesebb szimmetriával rendelkezik, mint amit az elmélet megenged, azt mondjuk, hogy spontán szimmetriasértés történt.
Jelölése
[szerkesztés]A vákuumállapotot jelölése: vagy . Egy φ mező vákuum várható értékéé , de általában kompaktan csak .
Virtuális részecskék
[szerkesztés]A határozatlansági elv formája arra utal, hogy vákuumban egy vagy több részecske kelthető ΔE energiával a vákuum felett egy rövid Δt időre. Ezek a virtuális részecskék benne foglaltatnak a vákuum definíciójában.
