Was ist die genaue Bedeutung des Wortes Vakuum ? Ist es nur ein Zustand sehr niedrigen Drucks oder ist es das Nichts (wie in da ist nichts)? Auch wenn wir sagen, dass Weltraum Vakuum ist, muss es sich auf Druck beziehen, da im Weltraum neben den großen Massen von Kometen, Planeten und Sternen Licht unterwegs ist (was Photonen bedeutet).
Genau genommen ist Vakuum der Zustand niedrigster Energie. Das bedeutet keine Materie oder Strahlung (Photonen oder andere Teilchen).
Beachten Sie, dass der Weltraum kein perfektes Vakuum ist. Beachten Sie auch, dass technisch gesehen ein Gas von Planeten und Kometen usw. einen Druck hat (es gibt jedoch normalerweise wenig Grund, sich darum zu kümmern). Es gibt auch einen Strahlungsdruck aufgrund der Photonen.
Die Leute verwenden den Begriff Vakuum oft locker, um sich auf etwas weniger als den atmosphärischen Druck zu beziehen. Das ist der Sinn, den die Leute verwenden, wenn sie sagen, dass der Weltraum ein Vakuum ist.
BEARBEITEN (zu den Kommentaren):
Ja, es gibt eine Mindestenergie. Stellen Sie sich vor, Sie beginnen mit Vakuum. Per Definition ist dort nichts. Erstellen Sie nun ein Partikel. Das kostet zwangsläufig etwas Energie (mindestens wo die Masse des Teilchens ist), also hat der Zustand mit einem Teilchen darin mehr Energie. Nun ist der Wert der Vakuumenergie eine subtile Sache. Ohne Schwerkraft spielen nur Energieunterschiede eine Rolle, sodass Sie die Vakuumenergie immer auf Null setzen können. Aber mit der Schwerkraft ist es schwierig, weil alle Energie gravitiert. Tatsächlich glauben Physiker jetzt, dass der leere Raum eine Energiedichte hat, die jetzt als dunkle Energie bekannt ist.
Jetzt werden Ihnen die Leute ein großes Lied singen und über Quantenfluktuationen und Nullpunktenergie tanzen, aber das ist nur eine Seite der Medaille und kommt nur zum Tragen, wenn Sie versuchen, die Vakuumenergie tatsächlich aus einer grundlegenderen Theorie (Quantenfeldtheorie) zu berechnen ). Das grundlegende Bild ist jedoch wirklich einfach: Vakuumenergie ist nur eine Zahl – eine physikalische Konstante, die wir rausgehen und messen könnten. Wenn Sie nun alle Gesetze, die wir kennen, sehr sorgfältig überprüfen, werden Sie feststellen, dass die Schwerkraft der einzige Ort ist, an dem die Vakuumenergie eintritt, sodass Sie Vakuumenergie für die meisten Zwecke vergessen können. (Die Leute erwähnen an dieser Stelle auch den Casimir-Effekt, aber das ist eine ganz andere Sache.)
Zur anderen Frage: ob echtes Vakuum theoretisch erreichbar ist. Nun, es kommt darauf an, was Sie mit "theoretisch" meinen. Wenn Sie "im Kopf eines theoretischen Physikers" meinen, dann ist es sicher möglich. ;) Aber wenn Sie meinen, es gibt eine Möglichkeit, eine Box zu bauen und darin ein perfektes Vakuum zu erzeugen, dann nein , das können Sie nicht, da die Box immer eine endliche Temperatur hat und daher Schwarzkörperstrahlung den Hohlraum füllt. Sie können es durch Kühlen der Box beliebig nahe an das wahre Vakuum bringen, aber Sie könnten es nie wirklich erreichen.
In der Newtonschen Mechanik ist dieser Begriff ziemlich einfach zu definieren - Vakuum ist ein Raumbereich ohne Materie. In der Quantenmechanik werden die Dinge etwas komplex, für weitere Details empfehle ich Ihnen, den entsprechenden Abschnitt des Wikipedia-Artikels zu lesen, auf den Sie verlinkt haben, er erklärt den Begriff gut genug für einen Anfänger.
Vakuum ist definiert als Abwesenheit von gasförmigen Molekülen oder Atomen. Physikalisch gesehen bedeutet Vakuum jedoch technisch gesehen nicht die absolute Leere der Materie. Auch wenn wir den Weltraum als ideales Beispiel für Vakuum betrachten; es ist überhaupt nicht leer - das heißt, das interstellare Medium, das wir Vakuum nennen, ist mit wenigen Wasserstoff-Einzelatomen gefüllt; obwohl ihre Menge sehr gering ist - zum Beispiel nur etwa 5 Atome pro Kubikmeter. Abgesehen von interstellaren Wasserstoffatomen sind Elementarteilchen wie Neutrinos und - neu entdeckt - Higgs-Bosom-Teilchen überall reichlich vorhanden. Sogar die dunkle Materie, die noch eine unbekannte Form ist Materie soll 25 Prozent des gesamten Universums ausfüllen und ist überall zu finden; verglichen mit der normalen Materie (Atome), die nur 5 Prozent der Masse des Universums ausmacht. Entsprechend,
Tobias Kenzler
Nix