De onde vem a energia do vácuo quântico?

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De onde vem a energia do vácuo quântico?

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wlad
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Registrado em: Qua, 22 Dezembro 2021 - 20:36 pm

Mensagem por wlad »

Tradução (pelo Google) de uma das partes introdutórias do livro "The New Nuclear Physics", cujo manuscrito está sendo submetido a editoras do exterior, e cuja publicação deve ocorrer em meados de 2022.



De onde vem a energia do vácuo quântico?



Vemos todos os dias muitos artigos na rede falando sobre a energia quântica do vácuo.

Na física, Zero Point Energy veio à tona a partir do trabalho de Max Planck em 1912. Planck buscou re-derivar a expressão para o espectro de energia emitido por um corpo negro, de uma forma diferente do que tinha sido feito em 1900. Então, no limite de temperatura zero, a energia mínima para um oscilador Planck não seria zero, mas meio quantum, e era chamada de Energia de Ponto Zero. Esta é a energia mais baixa possível, em termos de Mecânica Quântica, que um sistema físico pode possuir no estado fundamental. Em 1948, Hendrik Casimir usou-o para derivar explicitamente as forças de atração entre duas placas neutras e perfeitamente condutoras colocadas no vácuo, o que veio a ser chamado de Efeito Casimir.

Mas de onde vem a energia do vácuo quântico?

Muitas conjecturas são propostas, mas nenhuma delas é capaz de dar uma resposta razoável para tal mistério, pois ainda não existe, na física teórica atual, uma estrutura atomística do campo elétrico das partículas elementares.

Em primeiro lugar, apesar de haver uma quantidade infinita de energia no vácuo quântico, ela não está disponível para nós, pois a energia só pode ser utilizada quando existe uma diferença de potencial aplicada entre dois pontos do vácuo quântico, e desta forma a energia pode ser extraída.

Para entender a indispensável diferença de potencial capaz de suprir a energia do vácuo quântico, vejamos um exemplo.
Considere chumbo e ácido sulfúrico. Cada um deles sozinho não pode fornecer energia. Mas se você os colocar dentro de uma caixa, em estado especial, você tem uma bateria de carro, com dois pólos, e entre eles existe uma diferença de potencial. E se você conectar os dois pólos com fio, então a energia fluirá ao longo do fio, capaz de produzir trabalho, capaz de ligar o motor do carro.
Na bateria do carro, a energia é obtida a partir de reações químicas entre elementos, como o chumbo e o ácido sulfúrico.
E no caso do vácuo quântico?
Que tipo de mecanismo (obviamente diferente do que acontece no caso de uma bateria de carro) é capaz de produzir uma diferença de potencial no vácuo quântico, a fim de entregar energia capaz de produzir trabalho?

No meu artigo “Calculation of proton charges from the electric charges of the fermions of the quantum vacuum” é calculada a carga elétrica das partículas eletricamente carregadas do vácuo quântico. O valor encontrado é 5,06532 x 10^-45 C.
A partir deste valor 5,06532 x 10^-45 C, no artigo é calculada a carga elétrica do próton, chegando ao valor e = 1,6026 x 10^-19 C, que é muito próximo do experimental e = 1,60218 x 10^-19 C.
O artigo foi publicado em 2021 pela Physics Essays, e também é publicado em meu livro Subtle is the Math.

Para o cálculo da carga do próton, atingindo o valor e = 1,6026 x 10^-19 C, é utilizada a estrutura atomística do campo elétrico do próton, mostrada na Figura 1, onde partículas do vácuo quântico (capturadas do sopa do vácuo quântico em que o corpo do próton está imerso) movem-se com a velocidade da luz, tendo um spin (na Figura 1 a partícula é chamada de “electriciton”).

FIGURA 1
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Um eletriciton capturado pelo próton, movendo-se ao longo de uma das forças de linha do campo elétrico do próton, se move até o fim do universo, onde volta ao vácuo quântico. Nesse instante, quando o eletriciton volta ao vácuo quântico, outro electriciton é capturado pelo corpo do próton. A Figura 2 mostra um electriciton B em duas posições, uma quando é capturado pelo corpo do próton, e a segunda posição quando chega à posição cuja distância ao corpo do próton é igual ao raio de Bohr.

FIGURA 2
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Os eletricitons são capturados pelo corpo do próton devido a uma diferença de potencial, causada pela rotação dos quarks que compõem a estrutura do próton.
A Figura 3 mostra a estrutura do próton, proposta no terceiro paper do livro Subtle is the Math. Os quarks up e down se movem com velocidade próxima à da luz, calculada pela equação 25 da página 195 do livro. A partir dessa velocidade dos quarks, e do defeito de massa causado pelo empacotamento dentro da estrutura do próton, é calculado o momento magnético do próton, alcançando o valor 2,7815 (mi)N na equação 28 da página 196, enquanto o experimental é 2,7928 (mi)N.
No modelo de próton atual considerado no Modelo Padrão, os quarks não se movem com velocidades relativísticas, como visto na Figura 3. Portanto, a partir das teorias atuais da física não há como explicar como é possível obter energia do vácuo quântico, porque são apenas as velocidades relativísticas dos quarks que promovem a diferença de potencial, capaz de extrair os eletricitons do vácuo quântico, a fim de compor o campo elétrico do próton.

FIGURA 3
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Portanto, uma máquina capaz de extrair energia do vácuo quântico, precisa produzir uma diferença de potencial entre os dois pólos da máquina.
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