空白の空間というものは存在するのか？

要約

宇宙は物質とエネルギーで満たされており、空白のように見える場所でも、1立方メートルあたりには水素原子が1つ存在します。全く何も存在しないということはあり得ません。様々な産業プロセスで有用な真空も完全に空白ではありません。立方センチメートルあたりには数億の原子が存在し、大型ハドロン衝突型加速器などの実験には適していません。すべての原子が取り除かれ、放射線が遮断されたとしても、空間は量子場で満たされており、粒子が波紋を引き起こすことなく振動する亜原子粒子が存在します。これらの場は常に最小限の変動を持ち、真空変動と呼ばれます。空間の1立方メートルあたりには、約4つの陽子の質量に相当するエネルギーがあります。

紹介

宇宙は物質とエネルギーで満たされた活気に溢れた場所です。空白のように見える場所でも、1立方メートルあたりには水素原子が1つ存在します。しかし、全く何も存在しないということはあるのでしょうか？

産業プロセスにおける真空

真空、または空白の空間は、様々な産業プロセスで非常に有用です。例えば、掃除機は、低圧力で比較的空の領域を作り、物質を吸い込むことで動作します。しかし、最も徹底的で密閉性の高い掃除機でも、立方センチメートルあたり数億の原子が存在します。

製造業者は、真空パックされた食品や、フィラメントの劣化を防ぐために初期の電球内部の真空など、あらゆる目的に向けてより高度な真空を必要としています。これらの真空は、通常、掃除機が行うことのバージョンを使用して作成され、高出力ポンプを使用して、できるだけ多くの迷子の原子を除去するようにしています。

実験用の真空の作成

大型ハドロン衝突型加速器などの実験には、産業用真空よりもさらに空いた空間が必要です。LHCのパイプは、自分自身の分子を放出しないステンレス鋼などの材料で作られており、迷子のガスを吸収する特殊なコーティングで覆われています。温度を200度に上げることで、水分を焼き切り、数百の真空ポンプが、コライダーの非常に感度の高い実験に十分なガスと残骸を2週間かけてトラップします。

このような努力をしても、大型ハドロン衝突型加速器は完全な真空ではありません。最も空いた場所でも、立方センチメートルあたり約10万個の粒子が存在します。