Het vacuüm is leeg. Dus is er niets uit te halen, ook geen nulpuntenergie. Maar klopt dat wel? Immers, niets is helemaal zeker op kwantumniveau, dus ook niet of het energieniveau in vacuüm op een gegeven moment exact nul is. Dit geeft de gelovers in nulpuntenergie een stille hoop, dat ze een enorme energiebron af kunnen tappen.
Wat is nulpuntsenergie?
De hoeveelheid energie in een absoluut vacuüm is nul. Volgens de klassieke natuurkunde is hiermee de kous af. Ondertussen weten we dat dit niet klopt. Er bestaat namelijk een fundamentele onzekerheidsrelatie van Heisenberg. Hier relevant is de relatie tussen energie en tijd: ΔEΔt≥2ℏ. We kunnen niet uitsluiten dat een hoeveelheid energie gedurende zeer korte tijd bestaat. Op zeer kleine schaal fluctueert de hoeveelheid energie in het vacuüm dus voortdurend rond een nulwaarde: de nulpuntsenergie. Maar wat als we in staat zouden zijn om energie te onttrekken aan het vacuüm, door op listige wijze deze af te tappen als deze vrijkomt? Precies dit idee schuilt achter de pogingen van wetenschappers en grenswetenschappers om de nulpuntsenergie af te tappen.
Casimireffect
Een populaire strategie is via het zogenoemde Casimireffect. Dit is bijna een eeuw geleden ontdekt door de Nederlander Hendrik Casimir. Dit effect komt er op neer dat in zeer nauwe ruimtes, de ruimte als het ware leger wordt dan leeg. Dit, omdat bepaalde virtuele deeltjesparen zich niet meer kunnen vormen. Het gevolg is dat de vacuümdruk deze ruimte probeert dicht te drukken. Of je dit interpreteert als de druk van het omringende vacuüm, of als de negatieve druk van de holte zelf, het effect is vergelijkbaar. Hoe kleiner deze ruimte, hoe minder virtuele deeltjesparen zich kunnen vormen en dus hoe exponentieel sterker de Casimirdruk wordt. In feite gaat dit met de omgekeerd vierde macht van de afstand:
P = -\frac{\pi^2 \hbar c}{240 \, d^4}Als de afstand tien keer zo klein wordt, wordt de Casimirdruk 10^4, dus 10.000 x zo groot. Bij een afstand van 1 nanometer, dat is ongeveer tien tot vijftien atoomdiktes, praten we dan over een negatieve druk van dertienduizend atmosfeer, meer dan een gigapascal. Tien keer zoveel als we nu met een zware industriële pers kunnen bereiken. Enorm dus. En, als we dit op een of andere manier af kunnen tappen, een enorme potentiële energiebron. Er is echter één maar. Dat is de wet van behoud van energie. Er is nog nooit een uitzondering op deze wet gevonden in de geschiedenis van de natuurkunde. Toch is dit precies wat een onderzoeker die verbonden is aan de universiteit van Colorado, dr. Garret Moddel, beweert dat wel mogelijk is. In onderstaande video doet hij zijn verhaal.
Kunnen we energie uit het vacuüm halen?
Er zijn enkele manieren, waarop ook volgens de gevestigde natuurkunde het mogelijk is om energie uit het vacuüm te halen. De bekendste is de Hawkingstraling. Hierbij valt van een virtueel deeltjespaar buiten de waarnemingshorizon, één partner in het zwarte gat, met negatieve energie. Daardoor wordt het zwarte gat minder zwaar. De andere partner ontsnapt en draagt energie met zich mee. Het nettoresultaat is dat het zwarte gat energie verliest. Energie uit het vacuüm. Mogelijk zijn er meer van dergelijke mechanismen, waardoor door hier energie te onttrekken aan het vacuüm, die elders in het heelal wordt afgetapt. Want een goed voorbeeld van die negatieve druk kennen we al. Zwaartekracht. En deze negatieve druk verplaatst zich door middel van zwaartekrachtsgolven, om uiteindelijk bijvoorbeeld potentiële energie op te slokken van een planeet die om een ster draait (en daardoor iets dichter bij die ster terecht komt). Dat zou een fysisch plausibele manier opleveren om nulpuntsenergie af te tappen. En zo zijn er mogelijk andere vergelijkbare mechanismes, denk aan het werk van Yasuhiro Hotta aan energietransport via kwantumverstrengeling.
Enige nederigheid past ons
Het is dom en ook onethisch om zonder meer een gewetensvolle, en zorgvuldig werkende collega-wetenschapper af te branden, alleen omdat hij of zij met een op het eerste gezicht ongerijmde uitkomst komt. Want de kans zit er dan in dat we dan de ontdekking van de eeuw missen. Het is goed mogelijk dat de vrouw, of man, in kwestie een fout heeft gemaakt. Denk bijvoorbeeld aan de Gran Sasso-ontdekking van sneller-dan-licht neutrino’s die achteraf niet bleek te kloppen en op een fout berustte. Maar mogelijk is het deze keer geen fout, en komen we zo juist iets heel opwindends op het spoor. En dan wordt natuurkunde weer net zo spannend als in de jaren twintig van vorige eeuw.