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

Prevodilac: Tijana Mihajlović Lektor: Mirjana Čutura

„Страх од празног простора.“ - Аристотел

„Природа се гнуша празног простора.“ - Аристотел

The universe is bustling with matter and energy.

Универзум врви од материје и енергије.

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

Чак и у огромној, привидној празнини интергалактичког простора

there's one hydrogen atom per cubic meter.

постоји један атом водоника по кубном метру.

That's not the mention a barrage of particles

Да и не помињемо паљбу честица

and electromagnetic radiation

и електромагнетне радијације

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

које пролазе разноразним путањама, од звезда, галаксија, до црних рупа.

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

Постоји чак и остатак радијације од Великог праска.

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

Па, да ли постоји нешто попут потпуног одсуства свега?

This isn't just a thought experiment.

Ово није само мисаони експеримент.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

Празан простор или вакуум је невероватно користан.

У нашим домовима већина усисивача функционише

Inside our homes, most vacuum cleaners work

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

тако што користи вентилатор да створи релативно празан простор ниског притиска

that sucks matter in to fill the void.

који увлачи материју да би попунио празан простор.

But that's far from empty.

Али, то је далеко од празног простора.

There's still plenty of matter bouncing around.

Постоји још много материје која скакуће около.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

Произвођачи се ослањају на темељније, запечаћене вакууме

for all sorts of purposes.

за све врсте потреба.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

То укључује вакумирану храну која дуже остаје свежа

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

и вакууме у раним сијалицама који су штитили сијалична влакна од распадања.

These vacuums are generally created with some version

Ови вакууми су обично прављени

као некаква верзија онога што чини усисивач,

of what a vacuum cleaner does

using high-powered pumps that create enough suction

уз коришћење пумпи велике снаге које стварају довољно усисне снаге

to remove as many stray atoms as possible.

да би се уклонило што је могуће више залуталих атома.

But the best of these industrial processes

Али, најбољи међу овим индустријским процесима

tends to leave hundreds of millions of atoms

остављају стотине милиона атома

per cubic centimeter of space.

по кубном сантиметру простора.

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

То није довољно празно за научнике који раде на експериментима

like the Large Hadron Collider,

као што је Велики хадронски сударач,

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

у ком снопови честица треба да циркулишу приближно брзином светлости

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

до десет сати без сударања са било којим залуталим атомом.

So how do they create a vacuum?

Па, како стварају вакуум?

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

Цеви сударача су направљене од материјала као што је нерђајући челик

that don't release any of their own molecules

који не испуштају ниједан свој молекул

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

и који су прекривени посебним слојем да би апсорбовали залутале гасове.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

Подизање температуре на 200 степени целзијуса

burns off any moisture,

сагорева влажност,

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

а хиљадама вакуумских пумпи је потребно две недеље

да заробе довољно гаса и остатака из цеви

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

за невероватно осетљив експеримент сударача.

Even with all this,

Упркос свему овоме

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

Велики хадронски сударач није савршен вакуум.

In the emptiest places, there are still

У најпразнијим просторима и даље постоји

about 100,000 particles per cubic centimeter.

око 100 000 честица по кубном сантиметру.

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

Али, рецимо да такав експеримент може да некако одстрани и последњи атом.

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

И даље постоји недокучиво велика количина радијације свуда око нас

that can pass right through the walls.

која може да прође право кроз зидове.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

Сваке секунде око 50 миона из космичких зракова,

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

10 милиона неутрина који потичу директно из Великог праска,

30 million photons from the cosmic microwave background,

30 милиона фотона из космичког позадинског зрачења

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

и 300 билиона неутрина из Сунца пролазе кроз ваше тело.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

Могуће је заштитити коморе вакуума са супстанцама,

including water,

укључујући воду,

that absorb and reflect this radiation,

које апсорбују и одбијају ову радијацију,

except for neutrinos.

осим од неутрина.

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

Рецимо да сте некако уклонили све атоме

and blocked all of the radiation.

и блокирали сву радијацију.

Is the space now totally empty?

Да ли је сада простор потпуно празан?

Actually, no.

Заправо није.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

Сав простор је испуњен нечим што физичари називају квантним пољима.

What we think of as subatomic particles,

Оно што замишљамо као субатомске честице,

electrons and photons and their relatives,

електроне, фотоне и сродне честице,

are actually vibrations in a quantum fabric

заправо су вибрације у квантној тканини

that extends throughout the universe.

која се протеже кроз универзум.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

А због физичког закона под именом Хајзенбергов принцип

these fields never stop oscillating,

ова поља никада не прастају да осцилирају,

even without any particles to set off the ripples.

чак и без честица које би покренуле таласе.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

Увек имају минималну флуктуацију коју називамо вакуумском флуктуацијом.

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

То значи да имају енергију, огромне количине енергије.

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

Пошто нам Ајнштајнова једначина говори да су маса и енергија једнаке,

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

квантне флуктуације у сваком кубном метру простора

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

имају енергију која одговара маси од око четири протона.

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

Другим речима, наизглед празан простор унутар вашег вакуума

would actually weigh a small amount.

заправо ће ипак имати малу тежину.

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

Квантне флуктуације постоје од најранијих тренутака универзума.

In the moments after the Big Bang,

У тренуцима након Великог праска,

as the universe expanded,

док се универзум ширио,

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

оне су се појачале и протегле до космичких размера.

Космолози верују да су ове изворне квантне флуктуације

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

were the seeds of everything we see today:

почетак свега што видимо данас -

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

галаксија и целокупне велике структуре универзума,

as well as planets and solar systems.

као и планета и сунчевих система.

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

Оне су и средиште једне од највећих научних мистерија нашег доба

because according to the current theories,

јер, према тренутним теоријама,

the quantum fluctuations in the vacuum of space

квантне флуктуације у свемирком вакууму

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

морају имати 10¹²⁰ пута више енергије од оне коју видимо.

Solving the mystery of that missing energy

Решавање мистерије енергије која недостаје

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

можда ће из корена променити наше разумевање физике и универзума.