Direkte Messung von Vakuum-FluktuationenSignale aus dem absoluten Nichts
Welche Eigenschaften hat das Vakuum, das absolute Nichts? Physiker gingen bislang davon aus, dass es nicht möglich sei, die Eigenschaften des Nichts – des Grundzustandes des leeren Raumes – direkt zu vermessen.
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Vakuum-Fluktuationen lassen sich als grundlegende Schwankungen des Lichtfeldes selbst in der totalen Dunkelheit vorstellen, deren positive (rot) und negative (blau) Bereiche zufällig im Raum verteilt sind und sich ständig mit hoher Geschwindigkeit ändern – ähnlich dem weißen Rauschen auf einem Bildschirm ohne Signaleingang. Die Ausschläge werden umso größer, je kleiner die Raumbereiche und Zeiten sind, über die ein Messinstrument mittelt. Daher tastet das Experiment von Riek et al. ein minimales Raum-Zeit-Volumen ab, dessen laterale Dimensionen Delta x und Delta y durch die starke Fokussierung des Abtast-Laserstrahls festgelegt sind. Die räumliche Länge Delta z und zeitliche Dauer Delta t des Femtosekunden-Abtastimpulses (grün) sind über die Lichtgeschwindigkeit miteinander verknüpft und definieren die longitudinale Ausdehnung. Die Schwankungsbandbreite Delta E des elektrischen Vakuum-Feldes folgt dann aus einem relativ einfachen mathematischen Zusammenhang, in den außer dem vierdimensionalen Abtastvolumen Delta x Delta y Delta z Delta t nur fundamentale Naturkonstanten eingehen: Das Planck’sche Wirkungsquantum ħ und die Permittivität des Vakuums Epsilon 0.