Populaire wetenschap
De lampverschuiving: een klein verschil met grote gevolgen
Ontdek hoe Willis Lamb een minuscuul energieverschil in het waterstofatoom opmerkte dat de heersende theorie op zijn kop zette. Die zogeheten Lamb-shift bleek het startpunt van de kwantumelektrodynamica, waarin zelfs de lege ruimte bruist van virtuele deeltjes. Toch blijkt deze 'gevulde leegte' zo lastig uit te leggen dat het duo zelf ook niet helemaal uit de voeten kan.
49 (Deel 2). Lamb - Gevulde leegte
Opvallend
- In 1930 maten William Houston en Yu-Ming Xie bij Caltech al een afwijking in de fijnstructuur van waterstof, maar hun ontdekking werd meer dan tien jaar genegeerd.
- Willis Lamb ontdekte samen met student Robert Rutherford in 1947 dat de 2S1/2 en 2P1/2 orbitalen van waterstof een klein energieverschil hebben, de Lamb shift.
- Hans Bethe verklaarde de Lamb shift door vacuümfluctuaties: de 'lege' ruimte blijkt vol virtuele deeltjes die voortdurend ontstaan en weer verdwijnen.
- Virtuele fotonen zijn nog nooit direct gemeten; hun bestaan wordt alleen afgeleid uit effecten zoals de Lamb shift, een schijnbaar cirkelredenering.
- De Lamb shift werd via Hawking-straling ook relevant voor zwarte gaten; Hawking gebruikte de kwantumelektrodynamica om straling uit zwarte gaten te ver