Vakuum

Vakuum, fra latinske vakuus, «tom», er et begrep innen fysikk som beskriver et rom som ikke inneholder materie. I et teoretisk perfekt vakuum eksisterer ikke materiepartikler i det hele tatt, noe som betraktes som umulig å oppnå i praksis. I hverdagen betraktes vakuum for å være et volum hvor trykket er mindre enn atmosfæretrykket.^[1] Innen fysikk definerer man et rom å befinne seg i vakuum når trykket er mindre enn én tusendel av atmosfæretrykket, noe som er anvendbart i mange sammenhenger, som for eksempel i barometre og bilderør i fjernsynsapparater. I hverdagen defineres også vakuum til å omfatte et relativt moderat undertrykk, slik man finner det for eksempel i vakuumslanger eller industrielle vakuumpumper, til tross for at disse ikke er i nærheten av å kunne skape et absolutt vakuum, slik vakuum er beskrevet innen fysikken.

En fysiker kan omtale et ideelt testresultat som man skulle kunne oppnå i et perfekt vakuum, ofte omtalt som «vakuum» eller «free space» (hvor sistnevnte oversatt blir «fritt rom»), og da bruke termen partielt vakuum, som da refererer til det reelle vakuumnivået. Vakuumnivået sikter til hvor nært det partielle vakuumet ligger fra et perfekt vakuum, og som følgelig innebærer da et lavere gasstrykk økt vakuum. En vanlig støvsugers sugeevne kan redusere lufttrykket med om lag 20 prosent.^[2] Innen industri og i laberatorier er betraktelig høyere vakuumnivåer mulige. Vakuumkammere med ultrahøyvakuum, som er vanlige innen kjemi, fysikk og teknikk, arbeider i lufttrykk på under en billiondel (10^-12) av atmosfæretrykket, og man kan nå ≈ 100 partikler/cm³.^[3] Det ytre verdensrommet innehar også et ultrahøyvakuum, med kun noen få hydrogenatomer i gjennomsnitt per kubikkmeter.^[4] Selv om hvert eneste atom og partikkel skulle kunne fjernes fra et volum, er det fortsatt ikke helt tomt på grunn av vakuumfluktasjoner, mørk energi, samt andre fenomener man finner innen kvantemekanikk. Vakuum ble et verdifullt industrielt verktøy på 1920-tallet i forbindelse med glødelamper og lysrør, og et bredt utvalg bruksområder av vakuumteknikk er tatt i bruk. Den siste tidens utvikling av bemannede romferder har høynet interessen for effektene av vakuum i forbindelse med menneskers helse og for livsformer i sin alminnelighet.

Platon og Aristoteles trodde ikke vakuum fantes. Araberne var derimot usikre, og i starten av 1200-tallet konstruerte Al-Jazari en fungerende vannpumpe. I middelalderen ble det ansett som kjetteri å tro på vakuum, inntil biskopen av Paris i 1277 erklærte at Gud - siden han er fullkommen - i prinsippet kunne ha besluttet å danne et vakuum, selv om det strengt tatt var ugudelig.^[5] Vakuumets eksistens ble likevel dradd i tvil helt til Evangelista Torricelli som var Galileis assistent, skapte et vakuum ved å fylle et langt, tynt glassrør med kvikksølv mens røret stod opp-ned i en vase som også var fylt med kvikksølv. Litt av kvikksølvet rant deretter ut i vasen og etterlot seg et tomrom i bunnen av røret. Tomrommet var et vakuum.^[6] Eksperimentet fikk Toricelli til å undres på om ikke alt kvikksølvet hadde rent ut av røret. Noe måtte holde det tilbake, og han tenkte seg helt korrekt at det måtte være vekten av luften i atmosfæren. Dermed hadde han bevist at atmosfæren har masse. I et brev skrev han begeistret: «Vi lever på bunnen av et hav av luft.» Oppdagelsen brukte han til å konstruere det første barometeret. ^[7]