Що таке вакуум


 

Вакуум — це простір, не заповнений нічим. У ньому немає ні енергії, ні маси. Це порожнеча, позбавлена ​​матерії. У сучасній фізиці ці критерії трохи скориговані. Існує два види вакууму: технічний і фізичний, ці поняття дещо різняться.


      Поняття про вакуум змінювалося з часом. На самому початку розвитку наук про навколишній світ під вакуумом малася на увазі просто порожнеча, навіть саме слово vacuum перекладається з латинської як «порожнеча». Це була радше філософська категорія, так як досліджувати щось, хоча б віддалено відповідне уявленням про вакуум, у вчених не було можливості.

Сучасна фізика називає вакуумом такий стан квантового поля, при якому його енергетичний стан знаходиться на найнижчому рівні. Цей стан характеризується в першу чергу тим, що реальні частки в ньому відсутні.

Технічним вакуумом називають сильно розріджений газ. Це не зовсім ідеальний вакуум, але справа в тому, що в реальних умовах він недосяжний. Адже всі матеріали пропускають гази в мікроскопічних об’ємах, тому будь-який вакуум, укладений в посудині, матиме перешкоди. Ступінь його розрідженості вимірюють за допомогою параметра λ (лямбда), який вказує довжину вільного пробігу частинки. Це відстань, що вона може пройти до тих пір, поки зіткнеться з перешкодою у вигляді іншої частинки або стінки посудини. Високий вакуум — такий, при якому молекули газу можу пройти від однієї стінки до іншої, практично ніколи не стикаючись один з одним. Низький вакуум характеризується досить великою кількістю зіткнень.

Але навіть якщо припустити, що вдасться досягти ідеального вакууму, то все одно не варто забувати про такий чинник, як теплове випромінювання — так званий газ фотонів. Завдяки цьому явищу температура тіла, поміщеного в вакуум, через деякий час стала б такою ж, як стінки посудини. Це відбудеться саме завдяки руху теплових фотонів.

Фізичний вакуум — це простір, в якому маса відсутня повністю. Але, згідно квантової теорії поля, навіть при такому стані його можна назвати абсолютною порожнечею, так як у фізичному вакуумі безперервно відбувається утворення і зникнення віртуальних частинок. Їх ще називають нульовими коливаннями поля.

Існують різні теорії поля, відповідно до яких властивості безмассового простору можуть трохи змінюватись. Допускається, що вакуум може бути одного з декількох видів, кожному з яких притаманні свої особливості. Деякі з тих властивостей квантового поля в вакуумі, які передбачалися вченими-теоретиками, вже були підтверджені експериментально. Є серед гіпотез і такі, перевірка яких зможе підтвердити або спростувати фундаментальні теорії фізики. Наприклад, припущення про те, що можливі так звані помилкові вакууми (різні вакуумні стани) дуже важливо для підтвердження інфляційної теорії Великого вибуху.