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'''Vakuumfluktuationen''' (auch ''[[Quant]]en-'' oder ''Nullpunkts[[fluktuation]]'') sind Begriffe, die in Zusammenhang mit der [[Quantenfeldtheorie]] verwendet werden. In populär-wissenschaftlichen Artikeln wird der Begriff häufig auf die quantenmechanische [[Energie-Zeit-Unschärferelation]] oder auf [[Virtuelles Teilchen|virtuellen Teilchen]] reduziert. 

In der Physik versteht man unter [[Fluktuation]] die zufällige Änderung einer ansonsten bekannten [[Mathematische Konstante|konstanten]] oder [[Schwingung|schwingenden]] Systemgröße, wie zum Beispiel Fluktuation im [[Gravitationsfeld]] der Erde. In diesem Sinne ist jedoch die Vakuumfluktuation '''nicht''' zu verstehen. Das Vakuum ist in Raum und Zeit gleichmäßig und ändert sich überhaupt nicht.<ref Name=NeuM1>{{cite web|title=The Physics of virtual particle|url=https://www.physicsforums.com/insights/physics-virtual-particles/|date=2016-03-28|author=Arnold Neumaier|accessdate=2017-01}}</ref>

In den Formeln der [[Quantenfeldtheorie]] von [[Werner Heisenberg]] und [[Wolfgang Pauli]] treten [[Unendlichkeit|Unendlichkeiten]] auf, die von [[Richard Feynman]] und [[Julian Seymour Schwinger]] 1948 und ein bisschen früher während des Krieges von [[Shin’ichirō Tomonaga]] durch [[Quantenelektrodynamik#Lagrange-Dichte|Renormierung]] aufgelöst wurden. Im Zusammenhang der dabei entstehenden Terme, entwickelten die Physiker die Vorstellung von Wolken aus [[virtuelles Teilchen|virtuellen Teilchen]], welche die nicht störungsbehafteten Teilchen der klassischen [[Elektrodynamik|Theorie]] umgeben. In der Vorstellung können virtuelle Teilchen in einem sehr kurzem Zeitraum real und sofort wieder absorbiert werden. Durch die entstehende Fluktuation der Energie verändert sich die messbare Masse und Ladung der Teilchen. Somit ist diese Fluktuation in den [[observable|beobachtbaren]] Teilchen wie [[Elektron|Elektronen]] oder [[Photon|Photonen]] bereits enthalten und kann niemals isoliert betrachtet werden. Die virtuellen Teilchen haben daher '''keine''' physikalische Bedeutung.<ref>{{cite web|url=http://th.physik.uni-frankfurt.de/~hees/publ/lect.pdf|author=Hendrik van Hees|date=2016-02|accessdate=2017-02|title=Introduction to Relativistic Quantum Field Theory|pages=127 ff.}}</ref>

In der Vergangenheit wurde insbesondere der [[Casimir-Effekt]] (Anziehungskräfte zwischen parallelen Metallplatten), als Beweis dafür angesehen, dass Vakuumfluktuationen bzw. virtuelle Teilchen eine eigenständige physikalische Bedeutung haben könnten. [[Robert L. Jaffe]] zeigte 2005, dass diese Effekte durch quantentheoretische Störungsrechnung auch ohne Vakuumfluktuationen hergeleitet werden können.<ref>R. L. Jaffe ''Casimir effect and the quantum vacuum.'' Physical Review D, 2005, 72. Jg., Nr. 2, S. 021301. {{arXiv|hep-th/0503158}}</ref> (Der Casimir-Effekt ergibt sich dabei bereits aus der [[Van-der-Waals-Wechselwirkung]] für Platten unendlicher Ausdehnung und Leitfähigkeit.) Auch [[Joseph Cugnon]] hat bestätigt, dass die Ursache des Casimir Effekts ehr mit der Van-der-Waals-Wechselwirkung zu erklären ist.<ref>Joseph Cugnon: ''The Casimir Effect and the Vacuum Energy: Duality in the Physical Interpretation.'' In: ''Few-Body Systems.'' 53.1-2 (2012): 181–188. [http://orbi.ulg.ac.be/jspui/bitstream/2268/137507/1/238.pdf Online] (PDF)</ref> 

In populär-wissenschaftlichen Artikeln wird Vakuumfluktuationen unter Annahme von [[Nullpunktsenergie]], die auch [[Vakuumenergie]] genannt wird, gelegentlich hergeleitet aus der [[Unschärferelation]] zwischen Zeit und Energie. Dabei wird manchmal der Eindruck vermittelt, dass diese Fluktuationen physikalische Effekte auslösen könnten.<ref>{{cite web|url=http://www.spektrum.de/lexikon/physik/vakuum/15034|title=Vakuum - 3.6 Fluktuationen|author=Henning Genz, Karlsruhe|accessdate=2017-01}}</ref> Vakuumfluktuationen werden als Beleg dafür angeführt, dass das quantenmechanische Vakuum nicht im klassischen Sinne „leer“ ist. Vakuumfluktuationen werden gelegentlich als mögliche Erklärung für die [[Dunkle Energie]] angesehen, jedoch unterscheiden sich die errechneten Werte um einen Betrag von 10<sup>120</sup>. Auch werden sie mit der [[Hawking-Strahlung]] in Verbindung gebracht. 

Aus der [[Quantenfeldtheorie]] hat der Physiker Gerald T. Moore schon 1970 hergeleitet, dass [[Virtuelles Teilchen|virtuelle Teilchen]], die sich in einem Vakuum befinden, real werden können, wenn Sie von einem Spiegel reflektiert werden, der sich fast mit [[Lichtgeschwindigkeit]] bewegt. Dieser Effekt wurde später auch dynamischer Casimir-Effekt genannt. Der Experimentalphysiker [[Per Delsing]] und Kollegen von der [[Universität Göteborg]] glauben diesen Effekt 2011 nachgewiesen zu haben.<ref>{{cite web|title=Von nichts kommt nichts|url=http://www.wissenschaft.de/archiv/-/journal_content/56/12054/1558239/%E2%80%9EVon-Nichts-kommt-nichts%22,-hei%C3%9Ft/|author=Rüdiger Vaas|date=2012-01|accessdate=2017-01}}</ref><ref>{{cite web|title=Licht aus Vakuum erzeugt|url=http://www.spektrum.de/news/licht-aus-vakuum-erzeugt/1129099|author=Maike Pollmann|date=2016-11|accessdate=2017-01}}</ref><ref>{{Literatur|Titel=Quantum Theory of the Electromagnetic Field in a Variable-Length One-Dimensional Cavity|bibcode=1970JMP....11.2679M|Autor=Gerald T. Moore|Jahr=1970-09}}</ref>

Physiker an der Universität Konstanz haben nach eigener Aussage Vakuumfluktuationen direkt nachgewiesen. Mit einem sehr kurzen Laserpuls im Bereich einer [[Femtosekunde]] wurden Effekte gemessen, die sich angeblich nur mit Hilfe von Vakuumfluktuationen erklären lassen.<ref>{{cite web|title=Direct sampling of electric-field vacuum fluctuations|url=https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/handle/123456789/31877/Leitensdorfer_0-301750.pdf?sequence=1&isAllowed=y|format=pdf|author=C. Riek, D. V. Seletskiy, A. S. Moskalenko, J. F. Schmidt, P. Krauspe, S. Eckart, S. Eggert, G. Burkard, A. Leitenstorfer|accessdate=2017-01}}</ref><ref>{{cite web|title=Vakuumfluktuationen|url=http://www.weltderphysik.de/gebiet/theorie/quanteneffekte/vakuumfluktuationen/|accessdate=2017-01}}</ref> Leitenstorfer und Kollegen kommen zu dem Schluss, dass die beobachteten Effekte von [[virtuelle Teilchen|virtuellen Photonen]] ausgelöst wurden. Mit diesem Artikel setzt sich der theoretische Physiker Arnold Neumaier kritisch auseinander. Er betont, dass die Verwendung von Vakuumerwartungswerten in der verwendeten quantenmechanischen Formel kein Anhaltspunkt für Vakuumfluktuationen ist, da diese Erwartungswerte in allen Berechnungen auftreten werden, solange sie in einer störungstheoretischen Einstellung durchgeführt werden. In nicht störenden [[Gittereichtheorie|Gitterfeldtheoretischen Studien]] hat niemand die geringste Spur von Vakuumfluktuationen gesehen.<ref>{{cite web|title=Vacuum Fluctuations in Experimental Practice|url=https://www.physicsforums.com/insights/vacuum-fluctuations-experimental-practice/|date=2017-01-19|author=Arnold Neumaier|accessdate=2017-01-30}}</ref> 

==Literatur ==
*[[Kimball Milton]] (Hrsg.): ''The Casimir Effect'', World Scientific 2001
*[[Peter W. Milonni]]: ''The quantum vacuum. An introduction to quantum electrodynamics'', Academic Press 1994
*[[Johann Rafelski]], [[Berndt Müller]]: ''The structured Vacuum – thinking about nothing.'' Harri Deutsch 1985. [http://www.physics.arizona.edu/~rafelski/Books/StructVacuumE.pdf Digitalisat, pdf]
*[[Andreas Müller]], [http://www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_q03.html#qv Quantenvakuum]

== Einzelnachweise ==
<references />