¿La generación dinámica del efecto Casimir de fotones reales crea energía de la nada?

Question

Los experimentos de los que se ha informado en los últimos años, que demuestran la creación de pares de fotones reales a partir del vacío a través del efecto Casimir dinámico me han hecho preguntarme si este proceso demuestra la creación de energía a partir de la nada. La energía en el mundo real no se puede crear ni destruir, por lo que el sistema utilizado en este experimento tendrá la misma energía total antes y después del experimento... sólo que después del experimento también hay pares de fotones reales adicionales.

Entonces, ¿se trata realmente de la creación de energía mediante el efecto Casimir? Si es así, parece extraordinario y una violación del principio de conservación de la energía. Hay algún otro ejemplo de creación o destrucción de energía, he visto la radiación Hawking mencionada en comparación, pero aquí la creación de los fotones "reales" del vacío se equilibra con fotones de energía negativa que caen en el agujero negro y lo encogen, por lo que la energía se conserva.

Answer 1

Entonces, ¿se trata realmente de la creación de energía mediante el efecto Casimir? Si es así, parece extraordinario y una violación del principio de conservación de la energía.

No diste ningún enlace, pero descubrí el siguiendo por google:

El experimento se basa en uno de los principios más contraintuitivos y, sin embargo, más importantes de la mecánica cuántica: el vacío no es en absoluto la nada vacía. De hecho, el vacío está lleno de partículas que entran y salen continuamente. Aparecen, existen durante un breve instante y vuelven a desaparecer. Como su existencia es tan fugaz, se las suele denominar partículas virtuales.

El científico de Chalmers, Christopher Wilson, y sus colaboradores han conseguido que los fotones abandonen su estado virtual y se conviertan en fotones reales, es decir, en luz medible. El físico Moore predijo ya en 1970 que esto ocurriría si se dejaba que los fotones virtuales rebotaran en un espejo que se moviera a una velocidad casi igual a la de la luz. El fenómeno, conocido como efecto Casimir dinámico, se ha observado ahora por primera vez en un brillante experimento realizado por los científicos de Chalmers.

El movimiento del espejo proporcionará la energía necesaria para que las partículas virtuales se conviertan en reales. No hay creación a partir del vacío.

Las partículas virtuales son una abreviatura matemática en las fórmulas que calculan las configuraciones de la mecánica cuántica. Por ejemplo:

Sólo las líneas que entran o salen del diagrama representan partículas observables. Aquí entran dos electrones, intercambian un fotón y salen. Los ejes de tiempo y espacio no suelen indicarse. La dirección vertical indica el progreso del tiempo hacia arriba, pero el espacio horizontal no da la distancia entre las partículas.

El fotón es virtual representando el propagador en la fórmula matemática para calcular las secciones transversales de esta interacción. Para que el fotón se convierta en real tiene que salir de la zona de interacción.

Lo mismo ocurre con los bucles virtuales del efecto casimir :

Todas las líneas del diagrama entre el material C son virtuales, funciones matemáticas. Para convertirse en fotones reales (los virtuales punteados) la energía tiene que ser suministrada por un vértice externo. En la descripción simplificada del experimento anterior, la energía es suministrada por la energía cinética de las moléculas del espejo, un fotón virtual de los bucles de Casimir interactúa con el electrón de una molécula y gana energía como fotón real saliente:

No hay energía fuera del vacío.

Answer 2

Para poner en marcha el experimento hay que introducir energía en el sistema, que luego se libera con el vacío.

Podría compararse con colocar un objeto a gran altura sobre la Tierra y luego dejarlo caer. La aceleración del objeto no significa que se obtenga energía de forma gratuita o que se extraiga del campo gravitatorio de la Tierra (esta afirmación es ambigua: lo que quiero decir es que el campo gravitatorio no es más débil que antes del experimento para compensar la aceleración), sino que se recupera la energía que se puso cuando se preparó todo.