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Vuoto (fisica)

Il vuoto (dal latino vacuum) è una regione di spazio priva di materia. In prima approssimazione si definisce vuoto una regione di spazio in cui la pressione è molto inferiore alla pressione atmosferica.[1][2] Tale condizione, che si ottiene in genere in laboratorio, viene definita dai fisici vuoto parziale, che si contrappone al vuoto ideale perfetto, chiamato semplicemente vuoto.

La condizione di vuoto perfetto non è ottenibile in laboratorio e non è mai stata osservata in natura. Si ritiene che gran parte dello spazio intergalattico consista di un vuoto quasi perfetto, con un piccolo numero di molecole per metro cubo. Inoltre, anche supponendo che in una certa regione dello spazio fisico non ci fossero molecole, la presenza dei campi (gravitazionale, elettromagnetico, ecc.) comporterebbe comunque l'assenza di un vuoto completo.[3]

La "qualità" di un vuoto parziale esprime quanto esso si avvicina a un vuoto perfetto, cioè quanto è bassa la pressione del gas. Per dare una scala di valori, l'aspirazione di un tipico aspirapolvere riduce la pressione approssimativamente del 20%[4]; il vuoto che si riesce a produrre in laboratorio è di qualità molto più alta : le camere di ultra alto vuoto usate in fisica, chimica e ingegneria funzionano a pressioni che sono 10−12 volte la pressione atmosferica (100 nPa). In casi estremi si riescono ad avere regioni di spazio in cui sono presenti 100 particelle/cm³[5]. Nello spazio cosmico intergalattico si raggiungono vuoti di qualità ancora maggiore, con pochi atomi di idrogeno per metro cubo[6]. In alcuni acceleratori di particelle è possibile raggiungere condizioni di vuoto inferiori a quelle dello spazio intergalattico.[7]

Il termine "vuoto" spesso si riferisce a condizioni fisiche diverse a seconda dell'ambito considerato (ad esempio termodinamica, meccanica quantistica, ingegneria). Ad esempio, quando si parla di grado di vuoto (nel senso di porosità) e di pompa a vuoto il concetto di vuoto è differente: nel primo caso si tratta di una parte dello spazio pertinente al solido stesso, ma non necessariamente priva di materia (ad esempio può essere riempito da un fluido, come l'aria o l'acqua), mentre nel secondo caso il vuoto consiste in un limite termodinamico a cui ci si avvicina al diminuire della pressione. Inoltre, quando si parla di "sottovuoto" ci si riferisce a una pressione minore dell'atmosfera, ma non necessariamente nulla.

  1. ^ Chambers Austin, Modern Vacuum Physics, Boca Raton, CRC Press, 2004, ISBN 978-0-8493-2438-3.
  2. ^ Nigel S. Harris, Modern Vacuum Practice, McGraw-Hill, 1989, p. 3, ISBN 978-0-07-707099-1.
  3. ^ Si veda la voce effetto Unruh per un'ulteriore chiarificazione del concetto di vuoto, per come esso è inteso in fisica
  4. ^ Jeff Campbell, Speed cleaning, 2005, p. 97, ISBN 978-1-59486-274-8.
  5. ^ G. Gabriels et al. ,Thousandfold improvement in the measured antiproton mass, Phys. Rev. Lett. 65, 1317-1320 (1990)
  6. ^ M. Tadokoro, A Study of the Local Group by Use of the Virial Theorem, in Publications of the Astronomical Society of Japan, vol. 20, 1968, p. 230, Bibcode:1968PASJ...20..230T. Viene stimata una densità 7×10−23 g/m3 per il gruppo locale. Un'unità di massa atomica è 1,66×10−24 g, di conseguenza vi sono 40 atomi per metro cubo
  7. ^ Sistemi da vuoto (PDF), su roma1.infn.it.

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