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

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Elena Crescia

The universe is bustling with matter and energy.

O universo fervilha de matéria e energia.

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

Mesmo no imenso vazio aparente do espaço intergaláctico,

there's one hydrogen atom per cubic meter.

há um átomo de hidrogénio por metro cúbico.

That's not the mention a barrage of particles

Sem contar com uma barragem de partículas

and electromagnetic radiation

e de radiações eletromagnéticas

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

que passam em todas as direções,

das estrelas para as galáxias, passando pelos buracos negros.

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

Até ainda há radiações do tempo do Big Bang.

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

Será, então, que existe uma total ausência de tudo?

This isn't just a thought experiment.

Isto não é só um exercício mental.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

Os espaços vazios, ou seja, o vácuo, são extremamente úteis.

Nas nossas casas, a maior parte dos aspiradores

Inside our homes, most vacuum cleaners work

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

funcionam com uma ventoinha

que cria uma área de baixa pressão relativamente vazia

that sucks matter in to fill the void.

que aspira a matéria para preencher o vazio.

But that's far from empty.

Mas esse espaço está longe de estar vazio.

There's still plenty of matter bouncing around.

Ainda fica muita matéria no ar.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

Os fabricantes utilizam aspiradores selados mais eficazes,

for all sorts of purposes.

para todo o tipo de coisas.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

Os alimentos embalados em vazio mantêm-se frescos mais tempo.

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

O vácuo no interior das antigas lâmpadas evitavam a degradação dos filamentos.

These vacuums are generally created with some version

Esses espaços vazios são criados, geralmente,

of what a vacuum cleaner does

de acordo com o princípio do aspirador.

using high-powered pumps that create enough suction

Usa bombas de alta potência que criam uma sucção suficiente

to remove as many stray atoms as possible.

para eliminar o maior número possível de átomos desgarrados.

But the best of these industrial processes

Mas o melhor destes processos industriais

tends to leave hundreds of millions of atoms

tem tendência a deixar centenas de milhões de átomos

per cubic centimeter of space.

por metro cúbico do espaço.

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

Não é um vazio suficiente para os cientistas

que trabalham em experiências, no Grande Colisor de Hadrões (LHC)

like the Large Hadron Collider,

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

em que os feixes de partículas circulam quase à velocidade da luz

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

durante mais de 10 horas, sem chocar com um átomo desgarrado.

So how do they create a vacuum?

Então, como é que eles criam o vácuo?

A tubagem do LHC é feita de materiais, como o aço inoxidável

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

that don't release any of their own molecules

que não liberta nenhuma das suas moléculas

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

e tem um revestimento especial que absorve os gases desgarrados.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

O aumento da temperatura até 200 graus Celsius,

queima qualquer humidade

burns off any moisture,

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

e centenas de bombas de vácuo durante duas semanas

expulsam gases e detritos das tubagens

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

para as experiências altamente sensíveis do colisor.

Even with all this,

Apesar de tudo isso,

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

o Grande Colisor de Hadrões não é um vácuo perfeito.

In the emptiest places, there are still

Nos locais mais vazios, continua a haver

about 100,000 particles per cubic centimeter.

cerca de 100 000 partículas por centímetro cúbico.

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

Mas digamos que uma experiência destas conseguia eliminar todos os átomos.

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

Restaria ainda uma quantidade inimaginável de radiações à nossa volta

that can pass right through the walls.

que podem atravessar as paredes.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

A cada segundo, atravessam o nosso corpo 50 muões de raios cósmicos,

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

10 milhões de neutrinos provenientes diretamente do Big Bang,

30 million photons from the cosmic microwave background,

30 milhões de fotões do ambiente cósmico de micro-ondas

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

e 300 biliões de neutrinos do Sol.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

É possível colocar escudos nas câmaras de vácuo

com substâncias, incluindo a água,

including water,

that absorb and reflect this radiation,

que absorvem e refletem essas radiações,

except for neutrinos.

com exceção dos neutrinos.

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

Digamos que conseguíamos remover todos os átomos

and blocked all of the radiation.

e bloquear todas as radiações.

Is the space now totally empty?

Ficaria o espaço completamente vazio?

Actually, no.

Na verdade, não.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

Todo o espaço está cheio com o que os cientistas chamam

os campos quânticos.

What we think of as subatomic particles,

Aquilo que consideramos partículas subatómicas

electrons and photons and their relatives,

— eletrões e fotões, e os seus parentes —

are actually vibrations in a quantum fabric

são vibrações num tecido quântico

that extends throughout the universe.

que se estende por todo o universo.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

Segundo uma lei da Física, chamada o Princípio de Heisenberg,

these fields never stop oscillating,

estes campos nunca deixam de oscilar,

even without any particles to set off the ripples.

mesmo quando não há partículas para provocar as ondulações.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

Têm sempre uma flutuação mínima chamada flutuação do vácuo.

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

Isso significa que têm energia, numa quantidade enorme.

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

Como as equações de Einstein nos dizem, essa massa e energia são equivalentes,

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

as flutuações quânticas em cada metro cúbico de espaço

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

têm uma energia que corresponde a uma massa de cerca de quatro protões

Por outras palavras, o espaço aparentemente vazio do nosso aspirador,

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

would actually weigh a small amount.

terá um pequeno peso.

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

As flutuações quânticas sempre existiram desde os primeiros momentos do universo.

In the moments after the Big Bang,

Nos momentos a seguir ao Big Bang,

as the universe expanded,

à medida que o universo se expandia,

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

foram amplificadas e estenderam-se a uma escala cósmica.

Os cosmólogos pensam que essas flutuações quânticas iniciais

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

were the seeds of everything we see today:

foram as sementes de tudo aquilo que vemos hoje:

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

as galáxias e toda a estrutura à grande escala do universo,

as well as planets and solar systems.

assim como dos planetas e dos sistemas solares.

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

Também são o centro

de um dos maiores mistérios científicos do nosso tempo,

because according to the current theories,

porque, segundo as teorias atuais,

the quantum fluctuations in the vacuum of space

as flutuações quânticas, no vazio do espaço,

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

deviam ter 120 vezes mais energia do que a que observamos.

Solving the mystery of that missing energy

A solução do mistério desta energia em falta

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

poderá refazer totalmente a nossa compreensão

da Física e do universo.