양자 진공 상태

원자 내 [[전자의 에너지 준위: 바닥 상태 및 들뜬 상태. 양자장론에서 바닥 상태는 일반적으로 진공 상태 또는 진공이라고 불린다.]] cTopic=주제 양자장론에서 **양자 진공 상태**(Quantum vacuum state, 또는 **양자 진공**(quantum vacuum), **진공 상태**(vacuum state))는 가능한 가장 낮은 에너지를 가진 양자 상태이다. 일반적으로 물리적 입자를 포함하지 않는다. 그러나 양자 진공은 단순한 빈 공간이 아니라,editor-first3=Clausno-pp=true 대신 양자장 안팎으로 튀어나오는 순간적인 전자기파와 입자를 포함한다.url-status=deadPhysical Review Focus Dec. 1998. name-list-}V/m로 엄청날 것으로 예측되며, 이를 슈윙거 한계라고 한다. 해당 커 상수는 물의 커 상수보다 약 1020배 작을 것으로 추정되었다. 양자 전기역학 외부의 입자 물리학에서 양색성에 대한 설명도 제안되었다.s2cid=43654455 이러한 효과를 실험적으로 측정하는 것은 어려운 일이며,author5=Kyuman Cho 아직 성공하지 못했다.
# 가상 입자
가상 입자 가상 입자의 존재는 양자화된 전자기장의 비교환성에 엄밀하게 근거할 수 있다. 비교환성은 양자 진공에서 장의 평균 값은 사라지지만, 그 분산은 사라지지 않는다는 것을 의미한다.quote=For all field states that have classical analog the field quadrature variances are also greater than or equal to this commutator. "진공 요동"이라는 용어는 최소 에너지 상태에서 장 세기의 분산을 의미하며,page=126 "가상 입자"의 증거로 비유적으로 묘사된다. quote=The spontaneous, temporary emergence of particles from vacuum is called a "vacuum fluctuation". 때로는 하이젠베르크 에너지-시간 불확정성 원리에 기반하여 가상 입자 또는 분산에 대한 직관적인 그림을 제공하려고 시도한다. \Delta E \Delta t \ge \frac{\hbar}{2} \, , (여기서 ΔE와 Δt는 각각 에너지와 시간의 변화량이며; ΔE는 에너지 측정의 정확도이고 Δt는 측정에 소요된 시간이며, ħ는 환산 플랑크 상수이다) 가상 입자의 짧은 수명이 진공에서 큰 에너지를 "빌려" 단시간 동안 입자 생성을 가능하게 한다는 논리에 따라 주장한다. 가상 입자 현상은 받아들여지지만, 에너지-시간 불확정성 관계에 대한 이러한 해석이 보편적인 것은 아니다. 한 가지 문제는 측정 정확도를 제한하는 불확정성 관계를 시간 불확정성 Δt가 에너지 ΔE를 빌리는 "예산"을 결정하는 것처럼 사용하는 것이다. 또 다른 문제는 에너지와 시간(예를 들어 위치 q와 운동량 p와는 달리)이 정준 교환 관계(예: [q, p] = i ħ)를 만족하지 않기 때문에 이 관계에서 "시간"의 의미이다. 일종의 시간 해석을 가지면서도 에너지와 정준 교환 관계를 만족하는 관측량을 구성하기 위한 다양한 계획이 제시되었다. 에너지-시간 불확정성 원리에 대한 많은 접근 방식은 길고 지속적인 주제이다.
# 양자 진공의 물리적 본질
아스트리드 람브레히트 (2002)에 따르면: "모든 물질을 공간에서 비우고 온도를 절대 영도로 낮추면, 사고 실험에서 양자 진공 상태가 생성된다." 랄프 파울러와 에드워드 A. 구겐하임 (1939/1965)에 따르면, 열역학 제3법칙은 다음과 같이 정확하게 기술될 수 있다.

> 어떤 절차를 사용하든, 아무리 이상적이더라도, 유한한 수의 작업으로 어떤 집합체도 절대 영도로 줄일 수는 없다.Fowler, Ralph; Guggenheim, Edward A. (1965). Statistical Thermodynamics. A Version of Statistical Mechanics for Students of Physics and Chemistry, reprinted with corrections, Cambridge University Press, London, England, p. 224. (참조.Partington, J. R. (1949). An Advanced Treatise on Physical Chemistry, volume 1, Fundamental Principles. The Properties of Gases, Longmans, Green and Company, London, England, p. 220.Wilks, J. (1971). The Third Law of Thermodynamics, Chapter 6 in Thermodynamics, volume 1, ed. W. Jost, of H. Eyring, D. Henderson, W. Jost, Physical Chemistry. An Advanced Treatise, Academic Press, New York, p. 477.Bailyn, M. (1994). A Survey of Thermodynamics, American Institute of Physics, New York, , p. 342.)

광자-광자 상호작용은 디랙 전자-양전자 진공장과 같은 다른 장의 진공 상태와의 상호작용을 통해서만 발생할 수 있다. 이는 진공 편극 개념과 관련이 있다.Jauch, J. M.; Rohrlich, F. (1955/1980). The Theory of Photons and Electrons. The Relativistic Quantum Field Theory of Charged Particles with Spin One-half, second expanded edition, Springer-Verlag, New York, , pp. 287–288. 피터 W. 밀로니 (1994)에 따르면: "...모든 양자장은 영점 에너지와 진공 요동을 가진다."Milonni, P. W. (1994). The Quantum Vacuum. An Introduction to Quantum Electrodynamics, Academic Press, Incorporated, Boston, Massachusetts, , p. xv. 이는 전자기장, 디랙 전자-양전자장 등 각 구성 장(다른 장이 개념적으로 없는 상태로 간주됨)에 대해 각각 양자 진공의 구성 요소가 있음을 의미한다. 밀로니 (1994)에 따르면, 진공 전자기장에 기인하는 일부 효과는 여러 가지 물리적 해석을 가질 수 있으며, 일부는 다른 것보다 더 전통적이다. 비전하 도체 판 사이의 카시미르 인력은 종종 진공 전자기장의 효과의 한 예로 제시된다. 슈윙거, 데라드, 밀턴 (1978)은 밀로니 (1994)에 의해 "진공이 모든 물리적 속성이 0인 상태로 진정으로 간주되는" 모델로 카시미르 효과를 유효하지만 비전통적으로 설명한 것으로 인용되었다.Milonni, P. W. (1994). The Quantum Vacuum. An Introduction to Quantum Electrodynamics, Academic Press, Incorporated, Boston, Massachusetts, , p. 239.doi=10.1016/0003-4916(78)90172-0 이 모델에서 관찰된 현상은 소스 필드 효과라고 불리는 전자의 전자기장 움직임의 효과로 설명된다. 밀로니는 다음과 같이 썼다.

> 여기서 기본적인 아이디어는 카시미르 힘이 완전히 전통적인 QED에서도 소스 필드만으로 유도될 수 있다는 것이다. ... 밀로니는 진공 전자기장에 기인하는 측정 가능한 물리적 효과가 그 장만으로는 설명될 수 없으며, 전자의 자기 에너지 또는 그 복사 반응으로부터의 기여가 추가로 필요하다는 상세한 주장을 제공한다. 그는 다음과 같이 썼다. "복사 반응과 진공장은 램 이동, 반데르발스 힘, 카시미르 효과를 포함한 다양한 QED 과정의 물리적 해석에 있어서 동일한 것의 두 가지 측면이다."Milonni, P. W. (1994). The Quantum Vacuum. An Introduction to Quantum Electrodynamics, Academic Press, Incorporated, Boston, Massachusetts, , p. 418.

이러한 관점은 재피 (2005)에 의해서도 언급되었다: "카시미르 힘은 진공 요동에 대한 언급 없이 계산될 수 있으며, QED의 다른 모든 관측 가능한 효과와 마찬가지로 미세 구조 상수 α가 0에 가까워질수록 사라진다."Jaffe, R. L. (2005). Casimir effect and the quantum vacuum, Physical Review D, **72**: 021301(R), http://1–5.cua.mit.edu/8.422_s07/jaffe2005_casimir.pdfurl=http://xn--15-41t.cua.mit.edu/8.422_s07/jaffe2005_casimir.pdf.
# 더 읽어보기
* Free pdf copy of The Structured Vacuum – thinking about nothing by 요한 라펠스키 and Berndt Muller (1985) . * M. E. Peskin and D. V. Schroeder, An introduction to Quantum Field Theory. * H. Genz, Nothingness: The Science of Empty Space. * year= 2001 * E. W. Davis, V. L. Teofilo, B. Haisch, H. E. Puthoff, L. J. Nickisch, A. Rueda and D. C. Cole (2006), "Review of Experimental Concepts for Studying the Quantum Vacuum Field".