L’energia di punto zero è una piccola quantità di energia che esiste in tutto lo spazio. È anche conosciuta come energia del vuoto. In altre parole, l’energia di punto zero è l’energia più bassa possibile che un sistema fisico meccanico quantistico può avere, altrimenti nota come energia dello stato fondamentale. Il termine e il concetto sono stati cooptati dai sostenitori pseudoscientifici dell’energia libera negli ultimi decenni, ma è stato originariamente proposto da Albert Einstein e Otto Stern nel 1913. Il sistema quantomeccanico che corrisponde all’energia di punto zero è chiamato zero- campo puntiforme.
L’esistenza dell’energia di punto zero è stata confermata sperimentalmente, in quello che viene chiamato l’esperimento di Casimir. L’esperimento Casimir consiste nel posizionare due piastre metalliche scariche molto vicine l’una all’altra nel vuoto. L’attrezzatura sensibile rivela che c’è una leggera attrazione – o talvolta, repulsione, a seconda della disposizione – tra i due, anche in completa assenza di qualsiasi altra forza.
Questo può essere spiegato in termini di particelle virtuali che lampeggiano continuamente dentro e fuori dall’esistenza quadrilioni di volte al secondo intorno alle piastre. Il grado di separazione tra le piastre limita il tipo di particelle che possono esistere lampeggiando, e se le piastre sono molto vicine, questo crea una pressione netta verso l’interno. Quando le piastre sono posizionate a 10 nanometri (circa 100 volte il diametro di un atomo) l’una dall’altra, la pressione è equivalente a circa 1 atmosfera.
L’energia di punto zero manifestata dall’effetto Casimir è molto piccola, quindi è altamente dubbio che possa essere sfruttata per creare dispositivi a “energia libera”, come la gente sostiene sia possibile da decenni. L’effetto Casimir è un fenomeno fisico molto interessante, tuttavia, e un’area di ricerca attiva. Poiché l’effetto Casimir diventa la forza dominante che opera su scale di lunghezza molto ridotta in assenza di cariche elettromagnetiche, comprenderlo è molto importante per la progettazione di piccole macchine, comprese micromacchine e nanomacchine.
Un primo calcolo della grandezza dell’energia di punto zero ha calcolato che l’energia totale in un metro cubo di vuoto sarebbe stata sufficiente per far bollire tutti gli oceani del mondo. Questa cifra potrebbe aver ispirato i non fisici a immaginare malinconicamente che potrebbe essere facilmente sfruttata per produrre energia gratuita. Tuttavia, è diventato chiaro che questo calcolo sembra contraddire la prima legge della termodinamica e la nostra comprensione della cosmologia dell’universo. Non tiene conto del fatto che il valore iniziale dell’energia al Big Bang diminuirebbe progressivamente man mano che l’universo si espandeva. Questa confusione ha portato a una grande spinta tra i fisici a stabilire un modello della densità di energia di punto zero che sia coerente con l’osservazione.