Virtuelle Teilchendichte in einem expandierenden Universum

Das wurde schon mindestens zweimal gefragt:

• Wird das Auftreten von Quantenfluktuationsteilchen aufgrund der Raumausdehnung verringert?

• Nimmt die Dichte virtueller Teilchen ab, wenn sich der Weltraum aufgrund dunkler Energie ausdehnt?

Und in beiden Fällen wurde die Frage geschlossen, weil sie nicht sehr aussagekräftig ist.

Das Problem ist, dass die populärwissenschaftliche Beschreibung, dass der Weltraum voller virtueller Partikel ist, die momentan in die Existenz flackern, grundlegend fehlerhaft ist. Dies wird bis zu einem gewissen Grad in Existieren Vakuumfluktuationen wirklich die ganze Zeit? aber es ist ein schwieriges Konzept für Anfänger, daher bin ich mir nicht sicher, wie zugänglich die Antworten auf diese Frage sein werden. Wie auch immer, da virtuelle Teilchen nicht wirklich existieren, haben sie keine Dichte, also macht es keinen Sinn zu fragen, ob sich diese Dichte ändert, wenn sich das Universum ausdehnt.

Aber es gibt einen Sinn, in dem wir Ihre Frage beantworten können. Die virtuellen Teilchen werden in Berechnungen verwendet, die den Grundzustand von wechselwirkenden Quantenfeldern betreffen, obwohl sie nur ein Rechengerät sind und nicht so verstanden werden sollten, dass wirklich unzählige Teilchen in und aus der Existenz springen. Was wir jedoch sagen können, ist, dass, soweit wir wissen, der Grundzustand der wechselwirkenden Quantenfelder nicht von der Expansion des Universums beeinflusst wird. Das heißt, der Grundzustand zB des Elektronenfeldes wird jetzt derselbe sein wie der Grundzustand des Elektronenfeldes in etwa 11 Milliarden Jahren, wenn sich das Universum um den Faktor zwei ausgedehnt hat.