Druhy vakua

14. leden 2009 | 06.00 |

vakuum

Vakuum chápeme jako vzduchoprázdno. Nic, které je mezi stěnami termosky, ve vesmíru, pod vývěvou či pod obalem oblíbené potraviny... Fyzici se díky pokrokům na poli částicové fyziky za posledních 30 let na vakuum začali dívat zcela jinak. Výzkum vakua neustále pokračuje, a čím víc o něm víme, tím složitěji i zajímavěji vypadá.

Podle moderních částicových teorií je vakuum fyzikálním objektem; může být nabité energií a existovat v různých stavech. O těchto stavech se hovoří jako o různých vakuích. Druhy elementárních částic, jejich hmotnosti a interakce jsou určeny podložním vakuem. Vztah mezi částicemi a vakuem je podobný vztahu mezi zvukovými vlnami a materiálem, jímž se šíří. Typy vln a rychlosti jejich pohybu se mění v závislosti na použitých materiálech.

My žijeme ve vakuu s nejnižší možnou energií, v pravém vakuu. Fyzici nasbírali hodně poznatků o částicích obývajících tento druh vakua i o silách, jež mezi nimi působí. Například silná jaderná síla váže protony a neutrony do atomových jader; elektromagnetická síla drží elektrony na jejich drahách kolem atomových jader a slabá jaderná síla je zodpovědná za interakce lehoučkých částic zvaných neutrina. Jak už jejich jména napovídají, jsou tyto tři druhy interakcí od přírody různě silné. Elektromagnetická interakce je středně silná, silná nejsilnější a slabá nejslabší.

Vlastnosti elementárních částic se mohou od sebe lišit v závislosti na typu vakua. Nevíme, kolik vakuí celkem existuje, ale podle částicové fyziky kromě našeho pravého vakua nejspíše existují nejméně dvě další, symetričtější. Prvním z nich je elektroslabé vakuum, v němž elektromagnetická a slabá interakce jsou stejně silné a projevují se jako součásti jediné sjednocené síly. V tomto vakuu mají elektrony nulovou hmotnost a nelze je odlišit od neutrin. Narážejí do sebe rychlostí světla a je nemožné, aby se staly součástí atomů. Není divu, že v tomto typu vakua nežijeme.

Dalším druhem vakua je vakuum velkého sjednocení, vakuum, v němž jsou sjednoceny tři částicové interakce. V tomto vysoce symetrickém stavu jsou neutrina, elektrony i vzájemně zaměnitelné. Zatímco elektroslabé vakuum docela jistě existuje, existence vakua velkého sjednocení je spornější. Částicové teorie, z nichž jeho existence plyne, jsou z teoretického hlediska přitažlivé, ale týkají se extrémně vysokých energií a jejich důkazy jsou zatím nedostačující a nepřímé.

Každý krychlový centimetr elektroslabého vakua nese obrovskou energii, díky Einsteinovu principu ekvivalence hmoty a energie tedy i velkou hmotnost. Hmotnostní hustota elektroslabého vakua je 10 na 19 tun na krychlový centimetr. Hmotnostní hustota vakua velkého sjednocení je ještě vyšší, a to 10 na 48 t. Netřeba říkat, že tato vakua jsme v laboratořích nikdy nepřipravili: byly by k tomu potřeba energie daleko přesahující schopnosti současných technologií.

Ve srovnání s těmito enormně vysokými čísly je energie normálního pravého vakua nepatrná. Celá léta jsme si mysleli, že je přesně nulová, ale poslední pozorování ukazují, že naše vakuum má malou kladnou energii, což odpovídá hmotnosti tří vodíkových atomů na krychlový metr.
Vysokoenergetickým vakuím se začalo říkat "falešná", jelikož na rozdíl od toho našeho jsou nestabilní. Ve zlomku sekundy, se falešné vakuum rozpadá, mění se ve vakuum pravé a nadbytečná energie se uvolňuje v podobě
záplavy částic.
podle knihy: Alex Vilenkin: Mnoho světů v jednom

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (1x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: Druhy vakua sokratés 02. 03. 2009 - 20:47
RE(2x): Druhy vakua fyzmatik 02. 03. 2009 - 22:11
RE: Druhy vakua sokratés 03. 03. 2009 - 00:20
RE(2x): Druhy vakua fyzmatik 03. 03. 2009 - 06:57
RE: Druhy vakua sokratés 03. 03. 2009 - 08:47
RE: Druhy vakua navrátil josef 16. 04. 2009 - 21:16