¿Qué se entiende por vacío?

Question

¿Cuál es el significado exacto de la palabra vacío ? ¿Es sólo un estado de muy baja presión o es la nada (como si no hubiera nada)? Además, cuando decimos que el espacio es el vacío, debe referirse a la presión, ya que en el espacio viaja la luz (es decir, los fotones), además de las grandes masas de cometas, planetas y estrellas.

Answer 1

Estrictamente hablando vacío es el estado de menor energía. Esto significa que no hay materia ni radiación (fotones o cualquier otra partícula).

Tenga en cuenta que el espacio no es un vacío perfecto. También hay que tener en cuenta que, técnicamente, el gas de los planetas y cometas, etc., tiene una presión (aunque normalmente hay pocas razones para preocuparse por ella). También existe una presión de radiación debida a los fotones.

El término "vacío" se utiliza a menudo de forma imprecisa para referirse a cualquier cosa que sea inferior a la presión atmosférica. Este es el sentido que la gente utiliza cuando dice que el espacio es un vacío.

EDITAR (Sobre los comentarios):

Sí, hay un mínimo de energía. Imagina que empiezas con el vacío. Allí no hay nada por definición. Ahora crea alguna partícula. Esto requiere necesariamente algo de energía (al menos $mc^2$ donde $m$ es la masa de la partícula), por lo que el estado con una partícula dentro tiene más energía. Ahora el valor de la energía del vacío es algo sutil. Sin la gravedad sólo la energía diferencias la materia, por lo que siempre se puede poner la energía del vacío a cero. Pero con la gravedad es complicado, porque toda la energía gravita. De hecho, los físicos creen ahora que el espacio vacío tiene una densidad de energía, ahora conocida como energía oscura.

Ahora la gente te dirá una gran canción y baile sobre las fluctuaciones cuánticas y la energía de punto cero, pero esto es sólo una cara de la moneda y sólo aparece cuando se intenta calcular realmente la energía del vacío a partir de una teoría más básica (teoría cuántica de campos). Sin embargo, la imagen básica es realmente sencilla: la energía del vacío es sólo una número - alguna constante física que podamos ir a medir. Ahora bien, si se revisan con mucho cuidado todas las leyes que conocemos, se encontrará que la gravedad es el único lugar donde entra la energía del vacío, así que para la mayoría de los propósitos se puede olvidar la energía del vacío. (La gente también menciona el efecto Casimir en torno a este punto, pero eso es algo totalmente distinto).

En cuanto a la otra pregunta: si el verdadero vacío es alcanzable teóricamente. Bueno, depende de lo que quieras decir con "teóricamente". Si te refieres a "en la mente de un físico teórico" entonces claro que es posible. ;) Pero si te refieres a que hay alguna manera de construir una caja y hacer un vacío perfecto dentro de ella entonces no No se puede, porque la caja siempre tendrá una temperatura finita y, por tanto, la radiación del cuerpo negro llenará la cavidad. Puedes acercarte arbitrariamente al verdadero vacío enfriando la caja, pero nunca podrías llegar a él.

Answer 2

En la mecánica newtoniana este término es bastante fácil de definir: el vacío es una región del espacio libre de materia. En mecánica cuántica las cosas se complican un poco, para más detalles te recomiendo que leas la sección correspondiente del artículo de Wikipedia al que has puesto el enlace, explica el término lo suficientemente bien para un principiante.

Answer 3

El vacío se define como la ausencia de moléculas o átomos gaseosos. Sin embargo, desde el punto de vista físico, el vacío no implica la ausencia absoluta de materia. Incluso si consideramos el espacio profundo como un caso ideal de vacío, no está vacío en absoluto, es decir, el medio interestelar que llamamos vacío está lleno de escasos átomos individuales de hidrógeno, aunque su cantidad es muy pequeña, por ejemplo, sólo unos 5 átomos por metro cúbico. Aparte de los átomos de hidrógeno interestelar, las partículas elementales como los neutrinos y la recién descubierta partícula del bosón de Higgs son abundantes en todas partes. Incluso la materia oscura, que es una forma de materia aún desconocida, se cree que llena el 25 por ciento de todo el universo y se puede encontrar en todas partes; en comparación con la materia normal (átomos) que sólo comprende el 5 por ciento de la masa del universo. Por lo tanto, parece que el vacío absoluto no existe ni en la naturaleza ni en nuestros laboratorios.