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

Är det möjligt att skapa ett perfekt vakuum? - Rolf Landua och Anais Rassat

Översättare: Peter Eriksson Granskare: Lisbeth Pekkari

The universe is bustling with matter and energy.

Universum sprakar av massa och energi.

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

Även i den enorma intergalaktiska rymdens uppenbara tomhet

there's one hydrogen atom per cubic meter.

finns det en väteatom för varje kubikmeter.

That's not the mention a barrage of particles

Därtill finns en skur av partiklar

and electromagnetic radiation

och elektromagnetisk strålning

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

som passerar varje tänkbar väg från stjärnor, galaxer till svarta hål.

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

Det finns till och med överbliven strålning från Big Bang.

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

Så, existerar en total avsaknad av allting?

This isn't just a thought experiment.

Detta är inte bara en lek med tankar.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

Tom rymd, eller vakuum, är extremt användbart.

De flesta dammsugare i våra hem fungerar

Inside our homes, most vacuum cleaners work

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

genom att en fläkt skapar ett relativt tomt utrymme genom lågtryck

that sucks matter in to fill the void.

som suger in materia, vilket fyller tomrummet.

But that's far from empty.

Men det är allt annat än tomt.

Det finns fortfarande gott om runtstudsande materia.

There's still plenty of matter bouncing around.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

Varutillverkare förlitar sig på grundligare, förseglade vakuum

for all sorts of purposes.

för alla slags syften.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

Dessa innefattar vakuumförpackad mat som håller längre,

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

och vakuum i tidiga glödlampor som skyddade glödtråden från att slitas.

These vacuums are generally created with some version

Dessa vakuum skapas generellt på liknande sätt

of what a vacuum cleaner does

som i en dammsugare

using high-powered pumps that create enough suction

med högeffektiva pumpar som skapar tillräcklig sugkraft

to remove as many stray atoms as possible.

för att ta bort så många enstaka atomer som möjligt.

But the best of these industrial processes

Men de bästa av dessa industriella processer

tends to leave hundreds of millions of atoms

tenderar att missa hundratals miljoner atomer

per cubic centimeter of space.

för varje kubikcentimeter rymd.

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

Det är inte tillräckligt tomt för forskare som arbetar med försök

like the Large Hadron Collider,

liknande Large Hadron Collider,

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

där partikelstrålar behöver cirkulera närmare ljusets hastighet

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

ända upp till tio timmar utan att träffa några kringflackande atomer.

Så hur skapar de ett vakuum?

So how do they create a vacuum?

Rören i LHC är gjorda av material som rostfritt stål,

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

that don't release any of their own molecules

som inte släpper från sig sina egna molekyler

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

och som också är klädda med en beläggning som absorberar lösa gaser.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

Genom att höja värmen till 200 grader Celsius

burns off any moisture,

försvinner eventuell fuktighet,

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

och i två veckor suger hundratals vakuum- pumpar ut tillräckligt med gas och rester

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

ur rören för kollisionsutrustningens otroligt känsliga experiment.

Even with all this,

Men oaktat detta,

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

utgör Large Hadron Collider inget perfekt vakuum.

In the emptiest places, there are still

I de tommaste av platser finns fortfarande

about 100,000 particles per cubic centimeter.

runt 100 000 partiklar per kubikcentimeter.

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

Men låt oss tänka oss ett försök som kunde avlägsna varje enskild atom.

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

Det finns fortfarande en ofattbar mängd strålning överallt runtom oss

som kan passera direkt genom väggarna.

that can pass right through the walls.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

Varje sekund passerar runt 50 myoner från kosmisk strålning,

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

10 miljoner neutriner från Big Bang,

30 million photons from the cosmic microwave background,

30 miljoner fotoner från den kosmiska mikrovågsstrålningen,

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

och 300 biljoner neutriner från solen genom din kropp.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

Det är möjligt att avskärma vakuumkammare genom olika material,

including water,

inklusive vatten,

that absorb and reflect this radiation,

som absorberar och reflekterar denna strålning,

frånsett neutriner.

except for neutrinos.

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

Säg att man på något vis avlägsnat alla atomer

and blocked all of the radiation.

och blockerat all strålning.

Is the space now totally empty?

Är utrymmet nu helt tomt?

Actually, no.

Faktiskt inte.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

All rymd är fylld med det som fysiker kallar kvantfält.

What we think of as subatomic particles,

Det vi föreställer oss vara subatomära partiklar

electrons and photons and their relatives,

som elektroner, fotoner och deras släktingar,

are actually vibrations in a quantum fabric

är i själva verket vibrationer i en kvantväv

that extends throughout the universe.

som sträcker sig genom universum.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

Tack vare en fysikalisk lag kallad Heisenbergs osäkerhetsprincip,

these fields never stop oscillating,

slutar aldrig fälten att oscillera,

even without any particles to set off the ripples.

inte ens utan partiklar som startar krusningarna.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

De har alltid en minimal variation kallad vakuumfluktuation.

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

Det betyder att de har energi, en enorm mängd.

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

Eftersom Einsteins ekvationer säger oss att massa och energi är samma sak,

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

har kvantfluktuationerna i varje kubikmeter rymd

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

en energimängd som motsvarar en massa av cirka fyra protoner.

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

Med andra ord skulle det till synes tomma utrymmet i ditt vakuum

would actually weigh a small amount.

faktiskt väga litet grand.

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

Kvantfluktuationer har funnits sedan universums tidigaste ögonblick.

In the moments after the Big Bang,

I ögonblicken efter Big Bang,

as the universe expanded,

när universum expanderade,

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

förstärktes de och sträcktes ut över kosmiska avstånd.

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

Kosmologer tror att dessa ursprungliga kvantfluktuationer

were the seeds of everything we see today:

var fröna till allting vi ser idag:

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

galaxer och universums hela storskaliga struktur,

as well as planets and solar systems.

såväl som planeter och solsystem.

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

De är också i fokus för ett av vår tids största vetenskapliga mysterier

because according to the current theories,

eftersom kvantfluktuationerna i rymdens vakuum

the quantum fluctuations in the vacuum of space

enligt nuvarande teorier

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

borde ha 120 gånger mer energi än vad vi observerar.

Solving the mystery of that missing energy

Att lösa mysteriet med den saknade energin

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

skulle kunna skriva om vår förståelse av fysiken och universum.

Om du tyckte om lektionen, överväg gärna att stödja

vår ideella verksamhet på patreon.com/teded.