Starkfeld-QED

Starkfeld-QED

In der Quantenfeld-Fomulierung ist Vakuum nicht absolut leer sondern enthält virtuelle Teilchen bzw. Quantenfluktuationen. Diese sind gemäß der Heisenbergsche Unschärferelation erlaubt. Virtuell meint dabei dass sie nicht direkt einem Beobachter zugänglich sind, sondern nur indirekt auf ihre Existenz geschlossen werden kann.

Ein typisches Gedankenexperiment ist der "Schwinger-Effekt": Wenn ein externes elektrisches Feld stark genug ist um ein virtuelles Teilchen-Antiteilchen-Paar derart zu trennen dass die verrichtete Arbeit der Ruhenergie entspricht, dann wird das Paar real aufgrund der Masse-Energie-Äquivalenz. Somit könnte man Materie "aus dem Nichts" erschaffen.

Vakuum-Doppelbrechung — ein Leuchtturm-Projekt der HGF

Bei geringeren Feldstärken als für das Materialisieren der virtuellen Teilchen sind die Effekte subtiler. Die Paare können sich z. B. teilweise ausrichten, wodurch das Vakuum ein optisches Medium mit einer Brechzahl ungleich 1 wird. Das wird allgemein Licht-Licht-Streuung genannt, im krassen Gegensatz zur klassischen Lichttheorie wo uneingeschränkt das Superpositionsprintip gilt. Die Licht-Licht-Streuung tritt in vielen Quantenphänomene mit kleiner Wirkung auf.