Uno stato di vuoto senza particelle o fotoni non importa è chiamato che cosa?
doc-16809
Nella meccanica quantistica e nella teoria del campo quantistico, il vuoto è definito come lo stato (cioè la soluzione alle equazioni della teoria) con la minore energia possibile (lo stato del suolo dello spazio di Hilbert). Nell' elettrodinamica quantistica questo vuoto è chiamato' vuoto QED' per distinguerlo dal vuoto della cromodinamica quantistica, indicato come vuoto QCD. Il vuoto QED è uno stato in cui non ci sono particelle importanti (da cui il nome) e non ci sono fotoni. Come descritto sopra, questo stato è impossibile da raggiungere sperimentalmente. (Sempre se ogni particella di materia potesse in qualche modo essere rimossa da un volume, sarebbe impossibile eliminare tutti i fotoni del corpo nero).
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doc-5287
Nella meccanica quantistica, l' energia è definita in termini di operatore energetico come derivato temporale della funzione d' onda. L' equazione di Schrödinger equipara l' operatore energetico all' energia totale di una particella o di un sistema. I suoi risultati possono essere considerati come una definizione di misurazione dell' energia nella meccanica quantistica. L' equazione di Schrödinger descrive la dipendenza spaziale e temporale di una funzione ondulatoria (non relativistica) in lenta evoluzione dei sistemi quantistici. La soluzione di questa equazione per un sistema legato è discreta (un insieme di stati consentiti, ciascuno caratterizzato da un livello energetico) che si traduce nel concetto di quanta. Nella soluzione dell' equazione di Schrödinger per qualsiasi oscillatore (vibratore) e per le onde elettromagnetiche sotto vuoto, gli stati energetici risultanti sono correlati alla frequenza in base alla relazione di Planck:  (dove  è la costante di Planck e la frequenza). Nel caso di un' onda elettromagnetica questi stati energetici sono chiamati quanta di luce o fotoni.
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doc-16790
La qualità di un vuoto parziale si riferisce al grado di avvicinamento ad un vuoto perfetto. A parità di altre condizioni, una pressione del gas inferiore significa un vuoto di qualità superiore. Ad esempio, un aspirapolvere tipico produce aspirazione sufficiente a ridurre la pressione dell' aria di circa il 20%. Sono possibili vuoti di qualità molto superiore. Le camere a vuoto ultra-alte, comuni in chimica, fisica e ingegneria, operano al di sotto di un trilionesimo (10-12) della pressione atmosferica (100 nPa) e possono raggiungere circa 100 particelle/cm3. Lo spazio esterno è un vuoto di qualità ancora maggiore, con l' equivalente di pochi atomi di idrogeno per metro cubo in media. Secondo la comprensione moderna, anche se tutta la materia potesse essere rimossa da un volume, non sarebbe ancora "vuota" a causa delle fluttuazioni del vuoto, dell' energia scura, dei raggi gamma in transito, dei raggi gamma, dei raggi cosmici, dei neutrini e di altri fenomeni della fisica quantistica. Nell' elettromagnetismo del XIX secolo, si pensava che il vuoto fosse riempito di un mezzo chiamato etere. Nella fisica moderna delle particelle, lo stato di vuoto è considerato lo stato della materia.
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doc-5297
Nella fisica delle particelle, questa diseguaglianza permette una comprensione qualitativa delle particelle virtuali che trasportano slancio, scambio con cui e con le particelle reali, è responsabile della creazione di tutte le forze fondamentali conosciute (più precisamente note come interazioni fondamentali). I fotoni virtuali (che sono semplicemente il più basso stato di energia meccanica quantistica dei fotoni) sono anche responsabili dell' interazione elettrostatica tra le cariche elettriche (che si traduce nella legge Coulomb), del decadimento radiativo spontaneo di stati atomici e nucleari usciti, della forza Casimir, delle forze di legame van der Waals e di altri fenomeni osservabili.
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doc-9765
Tutti gli oggetti della vita quotidiana che possiamo imbatterci, toccare o schiacciare sono composti da atomi. Questa materia atomica è a sua volta costituita da particelle subatomiche interagenti, di solito un nucleo di protoni e neutroni, e da una nuvola di elettroni in orbita. In genere, la scienza considera queste particelle composte come materia perché hanno sia massa di riposo che volume. Al contrario, le particelle prive di massless, come i fotoni, non sono considerate materia, perché non hanno né massa di riposo né volume. Tuttavia, non tutte le particelle con massa di riposo hanno un volume classico, poiché le particelle fondamentali come quark e leptoni (a volte equiparate alla materia) sono considerate "particelle punto-punto" senza dimensione o volume effettivo. Tuttavia, i quark e i leptoni insieme costituiscono la "materia ordinaria"e le loro interazioni contribuiscono al volume effettivo delle particelle composte che compongono la materia ordinaria.
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doc-16794
Nel 1930, Paul Dirac propose un modello del vuoto come un mare infinito di particelle con energia negativa, chiamato il mare Dirac. Questa teoria ha contribuito a perfezionare le previsioni della sua prima formula formula equazione Dirac, e con successo previsto l' esistenza del positrone, ha confermato due anni più tardi. Il principio di incertezza formulato da Werner Heisenberg nel 1927, prevede un limite fondamentale entro il quale è possibile misurare la posizione e lo slancio istantanei, l' energia e il tempo. Ciò ha conseguenze di vasta portata sul "vuoto" dello spazio tra le particelle. Alla fine del XX secolo sono state confermate le cosiddette particelle virtuali che nascono spontaneamente dallo spazio vuoto.
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doc-5288
Per esempio, si consideri l' annientamento elettrone-positrone, in cui la massa residua delle singole particelle viene distrutta, ma l' equivalente inerzia del sistema delle due particelle (la sua massa invariante) rimane (poiché tutta l' energia è associata alla massa), e questa inerzia e la massa invariante viene trasportata da fotoni che individualmente sono massless, ma come un sistema mantengono la loro massa. Si tratta di un processo reversibile - il processo inverso si chiama creazione di coppia - in cui la massa residua delle particelle è creata dall' energia di due (o più) fotoni che annientano. In questo sistema la materia (elettroni e positroni) viene distrutta e trasformata in energia non materiale (i fotoni). Tuttavia, la massa totale del sistema e l' energia non cambiano durante questa interazione.
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doc-13787
Dopo il successo dell' elettrodinamica quantistica, Feynman passò alla gravità quantistica. Per analogia con il fotone, che ha spin 1, ha indagato le conseguenze di un campo libero senza massless spin 2, e derivato l' equazione del campo Einstein di relatività generale, ma poco più. Il dispositivo computazionale che Feynman scoprì allora per gravità,"fantasmi", che sono "particelle" all' interno dei suoi diagrammi che hanno la connessione "sbagliata" tra spin e statistiche, si sono rivelati preziosi nel spiegare il comportamento delle particelle quantistiche delle teorie Yang-Mill, per esempio, QCD e la teoria elettrodebole.
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doc-12308
Allo stesso modo, la piccolezza della costante Planck riflette il fatto che gli oggetti e i sistemi quotidiani sono costituiti da un gran numero di particelle. Ad esempio, la luce verde con una lunghezza d' onda di 555 nanometri (la lunghezza d' onda approssimativa alla quale gli occhi umani sono più sensibili) ha una frequenza di 701454000000000000000?540 THz (701454000000000000000?540×1012 Hz). Ogni fotone ha un' energia E = hf = 69813580000000000000000?3,58×10-19 J. Si tratta di una quantità molto piccola di energia in termini di esperienza quotidiana, ma l' esperienza quotidiana non riguarda i fotoni individuali più che i singoli atomi o molecole. Una quantità di luce compatibile con l' esperienza quotidiana è l' energia di una mole di fotoni; la sua energia può essere calcolata moltiplicando l' energia del fotone per la costante Avogadro, NA 70236022000000000000000?6.022×1023 mol-1? Il risultato è che la luce verde della lunghezza d' onda 555 nm ha un' energia di 70052160000000000000000000000?216 kJ/mol, un' energia tipica della vita quotidiana. particelle.
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doc-16810
Il vuoto QED ha proprietà interessanti e complesse. Nel vuoto QED, i campi elettrici e magnetici hanno valori medi pari a zero, ma le loro variazioni non sono nulle. Di conseguenza, il vuoto QED contiene fluttuazioni di vuoto (particelle virtuali che saltano dentro e fuori dall' esistenza) e un' energia finita chiamata energia sotto vuoto. Le fluttuazioni del vuoto sono una parte essenziale e onnipresente della teoria quantistica del campo. Alcuni effetti sperimentalmente verificati delle fluttuazioni di vuoto includono l' emissione spontanea e il Lamb shift. La legge di Coulomb e il potenziale elettrico sotto vuoto vicino ad una carica elettrica sono modificati.
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doc-16811
Il vuoto è utile in una varietà di processi e dispositivi. Il suo primo uso diffuso fu nella lampadina ad incandescenza per proteggere il filamento dalla degradazione chimica. L' inerzia chimica prodotta dal vuoto è utile anche per la saldatura a fascio elettronico, la saldatura a freddo, il confezionamento sotto vuoto e la frittura a vuoto. L' ultra-elevato vuoto viene utilizzato nello studio di substrati atomicamente puliti, in quanto solo un ottimo aspirapolvere conserva superfici pulite su scala atomica per un tempo ragionevolmente lungo (sull' ordine di minuti a giorni). Il vuoto da alto a ultra-alto elimina l' ostruzione dell' aria, permettendo ai fasci di particelle di depositare o rimuovere materiali senza contaminazione. Questo è il principio alla base della deposizione chimica del vapore, della deposizione fisica del vapore e dell' incisione a secco, che sono essenziali per la fabbricazione di semiconduttori e rivestimenti ottici e per la scienza delle superfici. La riduzione della convezione fornisce l' isolamento termico delle bottiglie di thermos. Il vuoto profondo abbassa il punto di ebollizione dei liquidi e favorisce il degassamento a bassa temperatura che viene utilizzato per l' essiccazione al congelamento, la preparazione di adesivi, la distillazione, la metallurgia e lo spurgo dei processi. Le proprietà elettriche del vuoto rendono possibili microscopi elettronici e tubi sottovuoto, compresi i tubi a raggi catodici. L' eliminazione dell' attrito dell' aria è utile per lo stoccaggio dell' energia del volano e per le ultracentrifughe.
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