Was ist ein Vakuum?

Eine immer wieder interessante Frage. Florian Freistetter hat es hier in seinem Blog astrodicticum simplex gut erklärt:

Obwohl es natürlich immer noch schwer ist, die Natur der Leere exakt zu definieren. Rein philosophisch ist ein Vakuum das, wo sonst nichts mehr ist. In der Realität ist aber fast immer irgendwas da, und wenn es nur ein einzelnes Atom ist. Und unterscheidet daher auch verschiedene Arten von “Vakuum”. Sind in einem Volumen von einem Kubikzentimeter (also ungefähr dem Volumen eines Zuckerwürfels) noch mehr als circa 10 Trillionen Moleküle/Atome vorhanden, dann spricht man vom “Normaldruck”. Sind nur noch zwischen 10 Billiarden und 10 Trillionen Moleküle vorhanden, dann hat man ein “Grobvakuum”; also das, was man zum Beispiel einem Stausauger findet (der auf englisch ja auch “vacuum cleaner”) heisst und was man normalerweise eher als “Unterdruck” bezeichnet). Ein Feinvakuum hat man 10 Billionen bis 10 Billiarden Teilchen pro cm³ – das ist auch ungefähr die Grenze dessen, was man mit mechanischen Pumpen erreichen kann und man findet es zum Beispiel in Gasentladungslampen. Ein Hochvakuum hat nur noch zwischen einer Milliarden und 10 Billionen Teilchen und das ist für unsere Technik schon ein ziemlich gutes Vakuum wie man es in den Röhren von Teilchenbeschleunigern benötigt, damit die Teilchen ohne ungewünschte Kollisionen beschleunigen können. Bei einen Hochvakuum können sie im Schnitt einige Kilometer weit fliegen, bevor sie auf ein Molekül treffen. Ein noch reineres Vakuum finden wir dann nur noch im Weltall. Im Raum zwischen den Planeten trifft man im Durchschnitt nur noch 10 Moleküle pro Kubikzentimer und im interstellaren Raum zwischen den Sternen ist es nur noch ein einziges. Und die bunt leuchtenden Nebel und Gaswolken, die wir auf den astronomischen Aufnahmen bewundern können, sind im Wesentlichen leer. Dort findet man um die hunderttausend Teilchen pro cm³; also ein besseres Vakuum als wir in unseren irdischen Labors erzeugen können.

Praktisch gesehen ist da draußen also eigentlich NICHTS. Und im Durchschnitt ab und an mal ein Atömchen.

Und trotzdem ist das FAST NICHTS eine relevante Dichte, wenn wir mal mit einem Raumschiff zu anderen Sternensystemen fliegen wollen, mit 1/3 Lichtgeschwindigkeit und mehr.

Übrigens, weil ich gerade bei durchschnittlicher Dichte bin: Ihr kennt das ja aus Filmen, wenn die Raumschiffe wie die wilden im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter rumkurven, in der Hoffnung, nicht dauernd anzuecken. Die Wahrheit sieht ein bisschen anders aus. Da muss man im Asteroidengürtel nämlich Glück haben, wenn man überhaupt mal einem Steinbrocken zu Gesicht bekommt.

Ich wette, gewe kann da auch einiges zu sagen. 😉

  1. Eine Reaktion

  2. Von gewe am 31. Dez 2013 um 08:50 Uhr

    Joo, Wette gewonnen. 😀
    Im zitierten Vakuum ist die Rede von Teilchen und sicher sind damit die Teilchen der uns heute bekannten Materie gemeint.
    Nach Definition des Marxschen Materialismus zählt jegliche Strahlung ebenfalls zur Materie. Also elektromagnetische Strahlung aller möglichen Wellenlängen (Rundfundkwellen, Licht, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung).
    Antworten zum Thema Dunkle Materie und Dunkle Energie stehen noch aus. Hier streitet sich die Wissenschaft (und die Scheinwissenschaft 🙂 ) ob es überhaupt Dunkle Materie und Dunkle energie gibt. Lesenswert und wenn man die Geduld und etwas Physikkenntnisse hat, ist das Buch von Peter Pohling „Durchs Universum mit Naturkonstanten“.
    Ebenso der direkte Nachweis von Gravitationswellen. Der indirekte nachweis mittels zweier umeinandfer kreisender Neutronensterne wurd mit dem Nobelpreis für Physik 1993 anerkannt.
    Wer sich für Themen der Physi, vor allen der Quantenmechanik, interessiert, sei auf das Physikforum http://www.drillingsraum.de/room-forum/index.php verwiesen. Kann man sehr viel lernen und bekommt nicht nur Hilfe bei den Hausaufgaben. 😆
    Vielleicht ein guter Vorsatz für 2014 für den einen oder anderen Interessierten, sich mit den modernen Themen der Physik intensiver zu beschäftigen. Es werden uns in den kommenden Jahren noch viele Überraschungen erwarten und wer heute auf Astrophysik setzt, hat sicher nicht das falsche Pferd gesattelt.
    In diesem Sinne, kommt alle gut in die nächste Umrundung unseres Heimatsterns. Allen viel Erfolg und vor allen Gesundheit in 2014.

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