Is it possible to create a perfect vacuum? - Rolf Landua and Anais Rassat

Vertaald door: Dick Stada Nagekeken door: Tahlia Flora

The universe is bustling with matter and energy.

Het universum zit barstenvol met materie en energie.

Zelfs in de enorme schijnbare leegte van de intergalactische ruimte

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

there's one hydrogen atom per cubic meter.

zit nog steeds een waterstofatoom per vierkante meter.

That's not the mention a barrage of particles

En dan is er nog een spervuur ​​van deeltjes

and electromagnetic radiation

en elektromagnetische straling

passing every which way from stars, galaxies, and into black holes.

die alle kanten opgaat, naar sterren, sterrenstelsels en zwarte gaten.

There's even radiation left over from the Big Bang.

En er is zelfs nog steeds straling van de oerknal.

So is there such thing as a total absence of everything?

Bestaat er dan zoiets als een totale afwezigheid van alles?

This isn't just a thought experiment.

Dit is niet zomaar een gedachtenexperiment.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

Lege ruimtes of vacuüms zijn ongelofelijk handig.

Thuis werken de meeste stofzuigers

Inside our homes, most vacuum cleaners work

by using a fan to create a low-pressure relatively empty area

met een ventilator die een relatief lege ruimte met lagedruk creëert,

that sucks matter in to fill the void.

die stof opzuigt om de leegte te vullen.

But that's far from empty.

Maar die is zeker niet leeg.

Er vliegt nog genoeg stof rond.

There's still plenty of matter bouncing around.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

Fabrikanten vertrouwen op grondigere, afgesloten vacuüms

for all sorts of purposes.

voor allerlei doeleinden.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

Zoals luchtdicht verpakt eten dat langer houdbaar is,

and the vacuums inside early light bulbs that protected filaments from degrading.

en vacuüms in lampen die voorkomen dat de draad verbrandt.

These vacuums are generally created with some version

Die vacuüms zijn meestal gemaakt

van iets wat lijkt op wat een stofzuiger doet

of what a vacuum cleaner does

using high-powered pumps that create enough suction

met sterke pompen die genoeg zuigkracht hebben

to remove as many stray atoms as possible.

om zoveel mogelijk verdwaalde atomen te verwijderen.

But the best of these industrial processes

Maar de beste van die industriële processen

tends to leave hundreds of millions of atoms

laten nog altijd honderden miljoenen atomen achter

per cubic centimeter of space.

per kubieke centimeter ruimte.

That isn't empty enough for scientists who work on experiments,

Dat is niet voldoende voor wetenschappelijke experimenten

like the Large Hadron Collider,

zoals de Large Hadron Collider,

waarbij deeltjesbundels moeten circuleren met bijna de lichtsnelheid,

where particle beams need to circulate at close to the speed of light

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

tot wel tien uur lang zonder verdwaalde atomen te raken.

Hoe maken ze dan een vacuüm?

So how do they create a vacuum?

De wand van de buizen van de LHC is gemaakt van een soort roestvrijstaal

The LHC's pipes are made of materials, like stainless steel,

that don't release any of their own molecules

dat geen enkele molecuul loslaat

and are lined with a special coating to absorb stray gases.

en ze hebben een speciale laag die verdwaalde gassen absorbeert.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

Door te verhitten tot 200 graden Celcius

wordt alle vocht verwijderd,

burns off any moisture,

and hundreds of vacuum pumps take two weeks to trap enough gas and debris

en honderden vacuümpompen zuigen twee weken genoeg gas en vuil

out of the pipes for the collider's incredibly sensitive experiments.

uit de buizen voor de enorm gevoelige experimenten van de botser.

Even with all this,

Zelfs met dit alles

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

is de Large Hadron Collider niet perfect vacuüm.

In the emptiest places, there are still

Op de leegste plekken

zitten nog steeds zo’n 100.000 deeltjes per kubieke centimeter.

about 100,000 particles per cubic centimeter.

Laten we eens aannemen dat zo’n experiment alle atomen eruit krijgt.

But let's say an experiment like that could somehow get every last atom out.

There's still an unfathomably huge amount of radiation all around us

Dan is er nog steeds een onvoorstelbaar grote hoeveelheid straling om ons heen

die dwars door de muren heen kan gaan.

that can pass right through the walls.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

Elke seconde passeren ongeveer 50 muonen aan kosmische straling,

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

tien miljoen neutrino’s die rechtstreeks van de oerknal komen,

30 million photons from the cosmic microwave background,

30 miljoen fotonen van de kosmische microgolfachtergrond,

and 300 trillion neutrinos from the Sun pass through your body.

en 300 biljoen neutrino’s van de zon door je lichaam.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

Het is mogelijk om vacuümkamers af te schermen met stoffen,

including water,

waaronder water,

that absorb and reflect this radiation,

die straling absorberen of reflecteren,

behalve neutrino’s.

except for neutrinos.

Let's say you've somehow removed all of the atoms

Stel dat je toch alle atomen hebt verwijderd

and blocked all of the radiation.

en alle straling hebt tegengehouden.

Is the space now totally empty?

Is de ruimte dan helemaal leeg?

Actually, no.

Eigenlijk niet.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

De hele ruimte is gevuld met wat natuurkundigen kwantumvelden noemen.

What we think of as subatomic particles,

Wat wij beschouwen als subatomaire deeltjes,

electrons and photons and their relatives,

elektronen, fotonen en verwanten,

are actually vibrations in a quantum fabric

zijn eigenlijk trillingen in een kwantumweefsel

that extends throughout the universe.

die zich uitstrekken over het hele universum.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

Door een natuurkundige wet, het onzekerheidsprincipe van Heisenberg,

these fields never stop oscillating,

stoppen deze velden nooit met trillen,

even without any particles to set off the ripples.

zelfs zonder deeltjes die voor golven zorgen.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

Ze hebben altijd een minimale fluctuatie, genaamd vacuümfluctuatie.

This means they have energy, a huge amount of it.

Dat betekent dat ze enorm veel energie bevatten.

Because Einstein's equations tell us that mass and energy are equivalent,

Omdat Einsteins vergelijkingen zeggen dat massa gelijk is aan energie,

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

hebben de kwantumfluctuaties in elke kubieke meter ruimte

have an energy that corresponds to a mass of about four protons.

energie die overeenkomt met een massa van ongeveer vier protonen.

Met andere woorden, de schijnbaar lege ruimte in je vacuüm

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

would actually weigh a small amount.

weegt toch nog iets.

Quantum fluctuations have existed since the earliest moments of the universe.

Kwantumfluctuaties bestaan al sinds het begin van het universum.

In the moments after the Big Bang,

Net na de oerknal,

as the universe expanded,

toen het universum uitbreidde,

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

werden ze versterkt en uitgerekt tot kosmische schaal.

Kosmologen denken dat deze oorspronkelijke kwantumfluctuaties

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

were the seeds of everything we see today:

de basis waren van alles wat we tegenwoordig zien:

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

sterrenstelsels en de hele grootschalige structuur van het universum,

as well as planets and solar systems.

evenals planeten en zonnestelsels.

They're also the center of one of the greatest scientific mysteries of our time

Ze zijn ook het middelpunt

van een van de grootste raadsels van onze tijd,

because according to the current theories,

want volgens de huidige theorieën

moeten de kwamtumfluctuaties in het vacuüm van de ruimte

the quantum fluctuations in the vacuum of space

ought to have 120 orders of magnitude more energy than we observe.

120 keer zoveel energie hebben dan we waarnemen.

Solving the mystery of that missing energy

Om het geheim van de missende energie te ontrafelen

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

moet je wellicht ons hele begrip van natuurkunde

en het universum herschrijven.