Elektromagnetisches Vakuumfeld

In der Quantenfeldtheorie werden Schwankungen des Vakuums – auch Vakuumfluktuationen oder Nullpunkt - schwankungen genannt – aufgrund virtueller Prozesse vorhergesagt. Sie führen dazu, dass physikalische Systeme von Null verschiedene mittlere quadratische Schwankungen ihrer elektromagnetischen (e.m.) Feldgrößen haben. In der Quantenelektrodynamik werden die Vakuum schwan - kungen des e.m.-Feldes als Folge der Selbstwechsel wirkung zum Beispiel des Elektrons mit seinem von ihm aufgrund seiner Bewegung emittierten und anschließend wieder absorbierten e.m.-Feld erklärt. Das Vakuum kann nie einen energielosen Zustand erreichen, sondern nur einen Zustand relativer niedrigster Energie. Es ist von ständigen Fluktuationen durch sehr kurzlebige Teilchen erfüllt, die der Heisenbergschen Unschärferelation unterworfen sind. Ein physikalisches System besitzt aus diesem Grunde, im Gegensatz zur klassischen Physik, auch am absoluten Nullpunkt noch eine Restenergie. Das Vakuum-e.m.-Feld und dessen Fluktuationen werden unter anderem für eine nicht erwartete Energieaufspaltung der Linien des Wasserstoffatoms verantwortlich gemacht. Diese Aufspaltung wurde um 1950 zuerst von Lamb und Rutherford nachgewiesen und bekam den Namen Lamb-Shift. Die Erklärung für diese Aufspaltung ist die Interaktion zwischen dem Strom des kreisenden Elektrons und dem (kleinen) fluktuierenden e.m.-Feld im Vakuum.