Home » Tehnologie & Știinta » Ce este de fapt în vidul spațiului. Nu e gol

Ce este de fapt în vidul spațiului. Nu e gol

Cojocaru Cristian / 10.03.2022, 16:10
Ce este de fapt în vidul spațiului. Nu e gol

Imaginează-ți un pahar cu o anumită cantitate de apă. Vor fi cei care cred că paharul este pe jumătate gol și cei care cred că este pe jumătate plin. Ambele sunt greșite, desigur, pentru că paharul este complet plin. Și dacă ar fi să bem apa pe care o conține, tot ar fi complet plină. Acest mic exercițiu de imaginație reprezintă explicația cu privire la vidul spațiului.

Vidul spațiului explicat pe înțelesul tuturor

Umplut cu azot, oxigen, argon și alte gaze, paharul este plin de aer. Chiar dacă am reuși să scoatem tot aerul din pahar, până la ultima moleculă, tot ar fi plin. De data aceasta plină de fotoni, pentru că fiind la o anumită temperatură va emite radiații electromagnetice. În același mod în care o stea emite lumină sau o bucată de metal foarte fierbinte are o strălucire roșiatică, această sticlă ar emite lumină. Mai exact lumina infraroșie, pe care ochii noștri nu sunt capabili să o perceapă, dar camerele noastre de vedere nocturnă sunt.

Ei bine, originea acestei lumini este temperatura sticlei în sine. Cu cât este mai fierbinte, cu atât lumina emisă va fi mai energică. Prin urmare, ar trebui să o putem răci până când lumina emisă are energie 0. Adică până când nu este emisă nicio lumină.

Am realiza acest lucru prin atingerea temperaturii minime posibile, cunoscută ca „0 absolut”, care este echivalent cu aproximativ -273 ºC, sau 0 K. Din câte știm, este imposibil să atingem această temperatură. Să presupunem că după ce scoatem apa și aerul din pahar reușim să sărim peste a treia lege a Termodinamicii, cea care ne împiedică să ajungem la 0 absolut. În acest caz, cum ar fi paharul nostru, plin sau gol? Într-adevăr, împotriva oricărei intuiții, paharul va fi plin. Nu știu dacă „plin” este cuvântul corect pentru a defini interiorul paharului, dar cert este că nu va fi gol. Va conține ceva.

Acest lucru se datorează faptului că, energetic vorbind, este profitabil pentru univers să umple golul lucrurilor, mai degrabă decât să-l lase complet gol. Un univers gol ar avea mai multă energie decât unul plin cu anumite lucruri. Numim această stare goală pentru că, la momentul denumirii, am crezut că este într-adevăr goală. Astăzi definim vidul ca fiind cea mai scăzută stare de energie dintr-o anumită regiune a spațiului.

vidul spațiului
Cele doua concepte care explica faptul cum Universul umple golul

Cele două concepte care te vor ajuta să înțelegi mai ușor

Înainte de a continua, trebuie să înțelegi două concepte. Primul este că unul dintre numeroasele domenii de studiu ale fizicii este cel al schimbărilor de stare. O schimbare de stare este trecerea între două configurații diferite pe care le poate avea același sistem și acea tranziție are loc de obicei atunci când are loc o schimbare a temperaturii. De exemplu, apa când îngheață sau se evaporă, sau un magnet când își depășește temperatura Curie.

Pierre Curie, care a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1903 împreună cu Marie Curie și Henri Becquerel, a descoperit la sfârșitul secolului al XIX-lea că, atunci când un corp feromagnetic, practic un magnet este încălzit suficient, vine un moment în care își pierde magnetismul, redevenind magnet după ce acesta se va răci.

Al doilea concept este că direcția unui magnet, direcția câmpului său magnetic, este în principiu aleatorie. Acel câmp magnetic nu este altceva decât suma câmpurilor magnetice ale fiecărui atom individual. Când câmpul magnetic al tuturor atomilor săi este aliniat, adică îndreptat în aceeași direcție, magnetul va fi într-o configurație stabilă, în cea mai mică configurație energetică posibilă.

Când se întâmplă acest lucru, diferitele câmpuri magnetice atomice se vor alimenta reciproc, dând câmpul magnetic macroscopic al magnetului. Imaginează-ți că aveam magnetul într-o stare în care câmpul magnetic al fiecărui atom era îndreptat într-o direcție diferită.

La nivel microscopic, nu am detecta un câmp magnetic, deoarece minicâmpurile s-ar contracara reciproc. Dacă acum „lăsăm” magnetul, astfel încât acesta să cadă într-o configurație de energie inferioară, aceste câmpuri atomice pur și simplu vor cădea într-o anumită configurație și, în principiu, aleatoriu, fiind toate aliniate. Această stare inițială, în care fiecare atom se îndreaptă într-o direcție diferită, pierzându-și magnetismul pentru că ar trece peste temperatura Curie. Lăsându-l să se răcească, magnetul „cade” în starea în care magneții săi atomici se aliniază, recâștigându-și magnetismul.

În mod similar, dacă încălzești suficient universul, acesta va avea suficientă energie suficientă pentru a crea diferite tipuri de particule. Poți crea particule de diferite tipuri și cantități, în funcție de energia pe care o ai. Va fi capabil să creeze quarci, electroni, gluoni, fotoni… și când îl lași să se răcească, universul nu va avea de ales decât să coboare la cea mai scăzută configurație de energie posibilă. Dar această configurație nu va fi una în care toate particulele se anihilează reciproc și nu rămâne nimic, nu.

Să presupunem pentru un moment că quarcii, constituenții protonilor și neutronilor, ar fi particule fără masă. Deci, dacă nu ar interacționa unul cu celălalt, universul ar costa exact zero energie pentru a umple spațiul cu ei. Dar treaba este și mai bună, pentru că interacționează atragându-se unul pe altul, adică starea lor minimă de energie tinde să-i aducă împreună, așa că va fi nevoie de mai puțină energie pentru ca universul să umple spațiul cu quarci decât să-l părăsească gol.

Nu va putea să-l umple complet cu aceste particule, pentru că atunci ar intra în joc principiile fizicii cuantice care o împiedică. Va exista o anumită densitate de quarci care va fi optimă și vor exista nenumărate amestecuri posibile ale acestor tipuri de particule.

Universului nu îi va păsa ce amestec să aleagă, nu va exista o stare preferată pentru că toate vor avea mai puțină energie decât lăsând universul gol. Adică, pe măsură ce universul se răcește și cade într-o stare de energie minimă, va avea diferite stări din care să aleagă, toate echivalente.