Vakuumfluktuation
In der Quantenfeldtheorie erscheint das Vakuum als ein dynamisches Medium, in dem ständig Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen, die sich schnell wieder vernichten. Weil diese Teilchen nicht permanent existieren, nennt man sie Virtuelle Teilchen oder Vakuumfluktuation der Vakuumenergie.
Da die Teilchen sich sehr schnell wieder vernichten, ist die für ihre spontane Erzeugung notwendige Energie über die Energie-Zeit-Unschärfe (siehe Heisenbergsche Unschärferelation) gedeckt.
Vakuumfluktuationen haben messbare Auswirkungen und sind als solche experimentell nachgewiesen, etwa durch den Casimir-Effekt oder die Lamb-Verschiebung von Spektrallinien im Atom. Sie stehen auch in Zusammenhang mit der Hawking-Strahlung von Schwarzen Löchern und der kosmologischen Konstante. Versuche, den Wert der kosmologischen Konstanten aus der Quantenfeldtheorie zu berechnen, sind allerdings bislang eklatant fehlgeschlagen.
Vakuumfluktuationen verursachen konzeptionelle Schwierigkeiten in den Quantenfeldtheorien, da sie häufig zu Unendlichkeiten führen. Diese Schwierigkeiten werden normalerweise durch eine Prozedur umgangen, die Renormierung genannt wird. Für die Gravitation ist dies jedoch bisher nicht gelungen.