Próżnia fizyczna

Z encyklopediafantastyki.pl
(Przekierowano z Próżnia kwantowa)
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
LEKSYKON FANTASTYKI
science


Próznia to w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne znaczenie.

Schematyczny obraz próżni fizycznej w skalach od subatomowej aż do skali rozmiarów Plancka. Po prawej przedstawiona przestrzeń z jednym niewirtualnym elektronem. Autor: Leszek Błaszkiewicz.

Spis treści

Próżnia Fizyczna

Cała materia składa się z podstawowych cegiełek, jakim są kwarki oraz leptony tworzące trzy rodziny, a całość uzupełniają bozony pośredniczące (przekazujące cząstkom informację o oddziaływaniach), wśród których najbardziej znany jest foton. W normalnych warunkach kwarki występują w grupach tworząc cząstki złożone jak dla przykładu neutron czy proton, które jako nukleony stanowią budulec jader atomowych. W tychże normalnych warunkach neutralne atomy potrzebują wymienionych już leptonów (jest nim elektron).


Mamy zatem atomy tworzące materię, pomiędzy nimi „latają” sobie fotony i neutrina (głównie te słoneczne, których w każdej sekundzie przez każdy centymetr kwadratowy przelatuje jakieś 60 miliardów (!)). Jako, że te większe struktury (molekuły czy kryształy) możemy bez przeszkód badać, to nasuwa się pytanie: czy jest coś mniejszego?

Kreacja Par

(patrz też: Kreacja par

Potrzebna jest mała dygresja, która powiąże ze sobą w wyobraźni Czytelników dwa parametry, a mianowicie długość fali i energię. Pamiętamy zapewne ze szkoły, że fotony mają dwojaki opis: raz traktowane mogą być jak fala, a w innych sytuacjach jako cząstka o pewnej energii. Im mniejsza długość fali, tym większa energia. Zatem fotony, mogące penetrować przestrzeń w skali mniejszej niż kwarki musza mieć bardzo dużą energię.

Fotony posiadają dodatkowo pewną niezwykłą cechę – choć są bezmasowymi cząstkami poruszającymi się z prędkością światła to potrafią zmienić się w inne, wolniej poruszające się cząstki. I nie jest to niczym niezwykłym (wiemy o tzw. kreacji par od końca lat 40. ubiegłego wieku), o ile spełniona zostanie zasada zachowania energii. W ten sposób powstawać mogą całe masy cząstek zwanych wirtualnymi, tym bardziej egzotycznych i energetycznych im będą związane z mniejszymi skalami. Możemy zatem wyobrazić sobie, że zwykłe cząstki zawieszone są w istnym morzu czy wręcz zupie cząstek wirtualnych powstających na mgnienie oka z bardzo energetycznych fotonów, by po czasie niezwykle krótkim na powrót zmienić się w czystą energię pędzących fotonów. Wśród tych egzotycznych tworów są Boskie cząstki - bozony Higgsa.

Próżnia kwantowa

Jesteśmy zatem na poziomie określanym mianem próżni fizycznej albo kwantowej. Normalnie próżnią zwiemy taką przestrzeń, gdzie nie ma cząstek ani atomów. Trudno stan taki uzyskać na Ziemi i nasze „próżnie” laboratoryjne są niczym wobec przestrzeni międzygwiazdowej czy międzygalaktycznej, gdzie występuje ledwie kilka atomów w każdym metrze sześciennym. Jednakże nawet takie miejsce wypełnione jest fotonami i neutrinami, a co za tym idzie występują tam w dużej obfitości cząstki wirtualne. Bozony Higgsa to cząstki bardzo szczególne, bo są nośnikami wyjątkowego oddziaływania, które wszystkie cząstki (oprócz fotonów) spowalnia. Można wyobrazić sobie, że bez cząstek Higgsa wszystko poruszałoby się z prędkością światła, jakby wcale nie było żadnych oporów ruchu. Cząstki Higgsa działają zaś na pozostałe niczym smoła na wrzucane do niej kulki, albo lepiej silny magnes na kawałki żelaza. Stawiają opór i zmieniają tor ruchu (to niezbyt dobra analogia, ale z braku lepszej….), co ujawnia się jako masa.

Zupełnie inną kwestią jest fakt, że zbliżając się do granicy określonej Parametrami Plancka:

czas Plancka 5,391×10-44 s

długość Plancka 1,616×10-35 m

Docieramy do obszarów o coraz większych energiach charakteryzujących kreowane cząstki, a tym samym do warunków podobnych do panujących w momencie Wielkiego Wybuchu.

Patrz też:

Osobiste
Przestrzenie nazw
Warianty
Działania
Nawigacja
Narzędzia
Pomoc
Szablony