Бытовой, технический и «идеальный» вакуум
На практике вакуум — это пониженное давление газа по сравнению с атмосферным (~10⁵ Па):
- Низкий вакуум: 10² – 10⁻¹ Па (пылесос, брюшные банки).
- Высокий вакуум: 10⁻¹ – 10⁻⁵ Па (электронные лампы, ускорители частиц).
- Сверхвысокий вакуум: < 10⁻⁵ Па (синхротроны, установки термоядерного синтеза).
- Межзвёздный газ: ~10⁻¹⁷ Па — примерно 1 атом водорода на кубический сантиметр.
Как создаётся вакуум
Откачка воздуха насосами: сначала механические (поршневые, ротационные) снижают давление до ~1 Па, затем диффузионные или турбомолекулярные насосы — до 10⁻⁸ Па и ниже. Чем глубже вакуум, тем сложнее и дороже его получить.
Физический вакуум — не пустота
Квантовая теория поля предсказывает: даже в «пустом» пространстве постоянно флуктуирует нулевое поле. Виртуальные пары частица–античастица рождаются и аннигилируют за время, запрещающее их прямое обнаружение (соотношение неопределённостей Гейзенберга). Эффект Казимира — реальное притяжение двух металлических пластин в вакууме — доказывает, что эта «пустота» оказывает давление.
Где вакуум нужен и где встречается
- Термос — вакуумная прослойка не даёт теплу передаваться конвекцией и теплопроводностью.
- Лампы накаливания и люминесцентные лампы — нить не окисляется в вакууме.
- Электронные приборы — электронные пушки, рентгеновские трубки, ЭЛТ-дисплеи.
- Ускорители частиц (БАК в ЦЕРН) — пучки протонов летят в трубах с давлением ~10⁻¹⁰ Па.
- Космос — межпланетное пространство: ~10⁻¹³ Па; межгалактическое: ещё на порядки меньше.
