Vakuumfluktuation
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In der Quantenfeldtheorie erscheint das Vakuum als ein dynamisches Medium, in dem ständig Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen und wieder verschwinden. Weil diese Teilchen nicht permanent existieren, nennt man sie Virtuelle Teilchen, Vakuumfluktuation, Fluktuation der Vakuumenergie, oder auch Quantenfluktuation und Nullpunktsfluktuation.
Da die Teilchen sich sehr schnell wieder vernichten, ist die für ihre spontane Erzeugung notwendige Energie über die Energie-Zeit-Unschärfe gedeckt. Die Energie virtueller Teilchen und deren Lebensdauer erfüllen die Energie-Zeit-Unbestimmtheitsrelation nicht. Für sie gilt somit:
Prinzipiell sind nur Energiedifferenzen messbar, das heißt bei der Messung wird die Energie der Teilchen verändert. Weil dies aber für virtuelle Teilchen nicht der Fall ist, sind sie niemals direkt messbar. Vakuumfluktuationen äußern sich aber trotzdem indirekt, wie im Casimir-Effekt, in der Lambverschiebung von Spektrallinien im Atom, in der Hawking-Strahlung und der Vakuumpolarisation.
Vakuumfluktuationen verursachen konzeptionelle Schwierigkeiten in den Quantenfeldtheorien, da sie häufig zu Unendlichkeiten (Singularitäten) führen. Diese Schwierigkeiten werden normalerweise durch eine Prozedur umgangen, die Renormierung genannt wird. Für die Gravitation ist dies jedoch bisher nicht gelungen.
