Techniklexikon

Nullpunktsenergie

Festkörperphysik, Nullpunktsschwingung, nicht verschwindende Energie eines quantenmechanischen Teilchens im Grundzustand. Nach den Regeln der Quantenmechanik besitzt ein Teilchen, das durch ein Potential in einem beschränkten Raumbereich eingeschlossen ist, auf Grund der Heisenbergschen Unschärferelation selbst im Grundzustand eine nichtverschwindende Nullpunktsenergie, z.B.  für einen harmonischen Oszillator mit Frequenz . In Kristallen ist die Nullpunktsenergie der Atome bzw. Ionen im allgemeinen viel kleiner als die Energien, die zur Bindung führen. Lediglich bei den beiden Isotopen ³He und ⁴He von Helium führt die Nullpunktsbewegung dazu, dass die Systeme bei normalem Druck selbst bei Temperatur Null nicht fest werden, sondern eine superfluide Quantenflüssigkeit vorliegt (Suprafluidität). In einem System von harmonischen Oszillatoren mit Frequenzen, die wie bei elektromagnetischer Strahlung beliebig gross sein können, ist die Nullpunktsenergie formal unendlich; beobachtbar sind jedoch nur Energiedifferenzen. Die endliche Differenz dieser Nullpunktsenergien bei unterschiedlichen Randbedingungen führt zum Casimir-Effekt, d.h. der Anziehung zweier ungeladener Metallplatten im Vakuum.