Wat is energie in een massaloos universum?

Het verschil tussen massa en energie is niet zo strict.

In een echt vacuum, zelfs zonder energie, ontstaan spontaan deeltjes, bijvoorbeeld een elektron-positron-paar. Dat mag van de onzekerheidsrelatie van Heisenberg.

De bekende versie van deze onzekerheidsrelatie zegt dat je niet tegelijk de plaats en de snelheid (eigenlijk: impuls) van een deeltje kunt weten - hoe nauwkeuriger je de ene weet, hoe onnauwkeurige je de andere kunt kennen.

Dezelfde onzekerheidsrelatie geldt ook voor energie en tijd.

Voor spontane creatie betekent dat, dat er energie kan ontstaan uit het niets - mits die energie maar kort bestaat, gelimiteerd door de onzekerheidsrelatie.

Deeltjes zijn energie. Dus mogen twee deeltjes ontstaan, mits ze elkaar snel weer opheffen. Hoe lichter de deeltjes, hoe langer ze mogen bestaan.

Dit effect is zelfs gemeten - het Casimir-effect. Daartoe zet je twee supergladde platen heel dicht bij elkaar in een vacuum. Tussen beide platen kan alleen spontane creatie optreden voor deeltjes waarvan de golflengte zo klein is, dat ze tussen de platen passen. Buiten de platen kunnen alle deeltjes spontaan ontstaan. Daardoor ontstaan buiten de platen meer spontane deeltjes dan daartussen. Gevolg is dat de druk van deze deeltjes buiten de platen hoger is dan tussen de platen. Dit resulteert in een kracht die beide platen naar elkaar toe drukt.

Een volledig massaloos universum is dus niet mogelijk. Elk vacuum vult zich met spontane deeltjes (ook wel virtuele deeltjes genoemd). Deze deeltjes zijn zodanig echt dat ze zelfs een druk hebben.