Sebbene molti sappiano che “energia negativa” si riferisce al chi negativo, all’aura negativa o all’energia altrimenti dannosa che una persona emette, il termine ha anche una definizione scientifica. Sulla base del principio di indeterminazione di Heisenberg, l’energia negativa ha a che fare con le fluttuazioni intrinseche dell’energia che esiste in qualsiasi energia o campo magnetico. Questa forma di “materia esotica” è una forza altamente imprevedibile che ha dimostrato di esistere in mezzo a campi di energia zero. Sebbene difficile da identificare, si ipotizza che questo tipo di energia esista sull’orlo dei buchi neri ed è stato citato come prerequisito necessario per il viaggio nel tempo da Stephen Hawking.
Il concetto di energia negativa è stato proposto dal fisico britannico Paul Adrien Maurice Dirac nel 1928, come componente dell’equazione di Dirac. Questa equazione è stata progettata per essere coerente con gli standard della relatività speciale. In questa equazione, Dirac ha descritto come gli stati quantistici di energia positiva sarebbero compensati dall’energia negativa. Generalmente, questi due tipi di energia si bilanciano a vicenda. Pertanto, una forma di energia negativa non è solitamente un fenomeno osservabile. Tuttavia, nel caso di un vuoto puro, gli stati energetici negativi saranno espressi per tutti gli atomi all’interno del vuoto mentre non verranno espressi stati energetici positivi. Questo concetto è indicato come il mare di Dirac.
In teoria, nel mare di Dirac può svilupparsi un buco se un raggio gamma vagante si scontra con gli elettroni in uno stato di energia negativo, convertendolo così in un elettrone con carica positiva. Un tale buco nel mare di Dirac si comporterebbe in modo opposto all’elettrone originale, caricato negativamente. Il nuovo elettrone con carica positiva sarebbe un esempio di antimateria. Pertanto, l’antimateria non deve essere confusa con uno stato energetico negativo.
Nel 1948, il fisico olandese Hendrick Casimir predisse che poteva esistere una piccola forza attrattiva tra due piastre parallele non cariche nel vuoto. Se le lastre si trovano molto vicine l’una all’altra, si produce energia negativa poiché il numero di onde elettromagnetiche tra le due lastre diventa inferiore a quello dello spazio circostante. In sostanza, uno stato energetico negativo si manifesta quando le lunghezze d’onda delle particelle in una certa regione dello spazio sono inferiori a quelle normalmente misurabili.
Le previsioni di Casimir sono state osservate in due esperimenti separati. Il primo esperimento avvenne nel 1958 e fu supervisionato da MJ Sparnaay. Ha prodotto risultati coerenti con le teorie di Casimir. Il secondo esperimento, di Steve K. Lamoreaux, è stato condotto nel 1997. Invece di utilizzare due piastre nell’esperimento, Lamoreaux ha accoppiato una singola piastra con un’altra piastra che faceva parte di una sfera quasi precisa. Questo esperimento ha anche confermato le previsioni di Casimir. Sebbene gli stati energetici negativi possano non essere osservabili, sono stati dimostrati sia in teoria che per mezzo di esperimenti.