Apskatīt Vakuums izejas kodu

{{slikts tulkojums}}
[[Attēls:Kolbenluftpumpe hg.jpg|thumb|235px|Sūknis vakuuma demonstrēšanai]]
[[Attēls:Vacuum chamber-being opened by engineer.jpeg|thumb|235px|right|Liela [[vakuuma kamera]]]]

'''Vakuums''' (no {{val|la|vacuus}} — 'tukšs') ir telpa, kurā gandrīz nav [[viela|vielu]]. Tas nozīmē, ka gāzu [[spiediens]] vakuumā ir daudz mazāks nekā [[atmosfēras spiediens]].<ref name="chambers">{{Grāmatas atsauce | first=Austin | last=Chambers | year=2004 | title=Modern Vacuum Physics | publisher=CRC Press | location=Boca Raton | id={{ISBN|0-8493-2438-6}}}}</ref> '''Perfektā''' jeb '''ideālā vakuumā''' gāzu spiediens ir vienāds ar [[nulle|nulli]], taču šādu vakuumu iegūt nav iespējams. Ideālam [[eksperiments|eksperimentam]] kuram būtu jānotiek pilnīgā vakuumā, [[fizika|fizikā]] lieto terminus "vakuums" un "brīvais izplatījums". "Nepilnīgo" vakuumu, ko var novērot praksē, sauc par "daļēju vakuumu".

Vakuuma kvalitāti novērtē pēc tā, cik tuvu tas ir perfektajam vakuumam — to nosaka pēc pārpalikušā gāzes spiediena. To mēra mili[[bārs (mērvienība)|bāros]] un mikrobāros vai [[paskāls|paskālos]], bet izmanto arī citas mērvienības, piemēram [[Dzīvsudraba staba milimetrs|dzīvsudraba staba milimetrus]] (''torr''). Jo zemāks vakuuma spiediens, jo labāka tā kvalitāte, taču jāņem vērā arī citi vakuuma parametri. [[Kvantu mehānika]] nosaka robežas tam, kāda ir maksimāli iespējamā vakuuma kvalitāte — tā paredz, ka izplatījumā neviens telpas apgabals nekad nevar būt pilnīgi tukšs [[virtuālās daļiņas|virtuālo daļiņu]] rašanās dēļ. [[kosmiskā telpa|Kosmosā]] pastāv dabīgs, ļoti kvalitatīvs vakuums. Pārsvarā tas ir ar augstāku kvalitāti nekā vakuums, kādu varētu radīt mākslīgi, izmantojot pašreizējās tehnoloģijas. Zemas kvalitātes mākslīgais vakuums jeb '''retinājums''' jau kopš seniem laikiem ir ticis izmantots šķidrumu sūknēšanai.

Vakuums ir bijis biežs [[filozofija|filozofisku]] debašu temats jau kopš [[Senā Grieķija|seno grieķu]] laikiem, bet netika eksperimentāli pētīts līdz [[17. gadsimts|17. gadsimtam]]. Pirmo reizi laboratorijas apstākļos mākslīgo vakuumu radīja itāļu fiziķis [[Evandželista Toričelli]] 1643. gadā. Citas eksperimentālās metodes tika attīstītas vēlāk, balstoties uz viņa izgudrotajām [[atmosfēras spiediens|atmosfēras spiediena]] teorijām. Vakuumu plašāk sāka izmantot rūpniecībā [[20. gadsimts|20. gadsimtā]], kad tika ieviestas [[kvēlspuldze]]s un [[elektronu lampa]]s. Tajā laikā tika radīti daudzi izgudrojumi, kuru darbības pamatā ir vakuums. Mūsdienās, sakarā ar cilvēku došanos [[kosmoss|kosmosā]], ir palielinājusies interese par vakuuma ietekmi uz cilvēka veselību un uz dzīvības formām vispār.

== Izmantošana ==
[[Attēls:Gluehlampe 01 KMJ.jpg|thumb|[[Kvēlspuldze]]s kupolā ir daļējs vakuums. Tas nepieciešams, lai pasargātu karsto [[volframs|volframa]] [[kvēldiegs|kvēldiegu]] no [[oksidēšanās]], kas varētu sākties tam saskaroties ar [[skābeklis|skābekļa]] [[molekula|molekulām]]. Parasti kvēlspuldzes kupolā ir iepildīts [[argons]], kas pasargā karsto kvēldiegu no [[iztvaikošana]]s]]
Vakuumu izmanto dažādos procesos un ierīcēs. Tā pirmais pielietojums bija [[19. gadsimts|19. gadsimtā]], kad izgudroja kvēlspuldzes — vakuums pasargā spuldzes kvēldiegu no pārdegšanas. <!--Tā ķīmiskais [[inerce|inertums]] ir derīgs arī elektriskajiem metinājumiem, ķīmisko [[tvaiki|tvaiku]] nogulsnēšanai un sausu kodinājumu pusvadīšanai, optisko segumu un vakuuma iesaiņojumu ražošanai. Ļoti augsts vakuums tiek izmantots [[atoms|atoma]] tīrā pamata pētīšanā, tikai ļoti labs vakuums pasargā [[atoma skala]]s tīro [[virsma|virsmu]] uz salīdzinoši ilgu laiku (sākot no [[minūte|minūtēm]] līdz dienām).--> Augstā un ļoti augstā vakuumā ir ļoti maza [[gaisa pretestība]], tāpēc ar [[elementārdaļiņa|elementārdaļiņu]] kūļu palīdzību var novietot vai aizvākt izejvielas, neradot [[piesārņojums|piesārņojumu]]. Šis princips tiek izmantots ķīmisko [[garaiņi|garaiņu]] nogulsnēšanai un sausajai kodināšanai, kas ir būtiski procesi [[pusvadītājs|pusvadītāju]] ražošanā, kā arī veidojot optiskos pārklājus un pētot virsmu fiziskās un ķīmiskās īpašības. [[Konvekcija]]s samazināša nodrošina [[siltumizolācija|termālo izolāciju]] [[termoss|termosa pudelēs]]. Augsts vakuums sekmē atgāzēšanu, ko izmanto žāvēšanā ar sasaldēšanu, līmju izgatavošanā, [[destilācija|destilācijā]], [[metalurģija|metalurģijā]]<!-- un izpūšanas procesā-->. Vakuuma elektriskās īpašības rada iespējamu [[elektronmikroskops|elektronu mikroskopu]] un [[elektronu lampa|elektronu lampu]] ražošanu, ieskaitot [[katodstars|katodstaru]] lampas. Gaisa pretestības novēršana ir noderīga, lai uzglabātu [[enerģija|enerģiju]] ar [[spararats|spararata]] palīdzību, kā arī izgatavotu ļoti ātras [[centrifūga]]s.

=== Vakuums braucamrīkos ===
Vakuums parasti tiek izmantots sūknēšanā, kurai savukārt ir daudzi citi pielietojumi. [[Ņūkomena tvaika mašīna|Ņūkomena tvaika mašīnā]] spiediena vietā izmanto vakuumu, lai kustinātu [[virzulis|virzuli]]. [[19. gadsimts|19. gadsimtā]] vakuums ticis izmantots [[Isambards Kingdoms Brunels|Isambarda Kingdoma Brunela]] (''Isambard Kingdom Brunel'') eksperimentālajam [[atmosfēras dzelzceļš|atmosfēras dzelzceļam]] kā [[vilcējs]]. Vakuuma [[bremze]]s reiz tika plaši pielietotas vilcienos [[Apvienotā Karaliste|Apvienotajā Karalistē]] bet, neskaitot vēsturiskos [[dzelzceļš|dzelzceļus]], tās ir aizstātas ar [[gaiss|gaisa]] bremzēm.

Gaisa spiediena starpība var tikt izmantota automobiļos. Vispazīstamākais pielietojums ir vakuuma [[servopiedziņa]], ko izmanto, lai nodrošinātu [[enerģija]]s piegādi bremzēm.

== Kosmoss ==
[[Attēls:Structure of the magnetosphere-en.svg|left|thumb|350px|[[Kosmoss]] nav perfekts vakuums, bet [[retināts gaiss|retināta gaisa]] [[plazma]] ar uzlādētām [[elementārdaļiņa|elementārdaļiņām]], [[elektromagnētiskais lauks|elektromagnētisko lauku]] un neregulārām [[zvaigzne|zvaigznēm]]]]
Kosmosam ir ļoti zems [[blīvums]] un [[spiediens]], līdz ar to tas ir tuvākais fizikālais tuvinājums perfektajam vakuumam. Tajā nav spiediens, tādēļ tas ļauj [[zvaigzne|zvaigznēm]], [[planēta|planētām]] un [[Dabiskais pavadonis|pavadoņiem]] kustēties brīvi, ievērojot ideālas [[gravitācija|gravitātes]] [[trajektorija]]s. Bet neviens vakuums nevar būt pilnīgi perfekts, pat ne [[starpzvaigžņu vide|starpzvaigžņu telpā]], jo tur joprojām ir daži [[ūdeņradis|ūdeņraža]] [[atoms|atomi]] uz katru [[kubikcentimetrs|kubikcentimetru]]. Lielais kosmosa vakuums varētu radīt piemērotu vidi noteiktiem ražošanas procesiem, piemēram, tiem, kuriem nepieciešamas tīras virsmas, bet ir izdevīgāk radīt tādu pašu vakuumu uz [[Zeme]]s, nekā doties kosmosā.

[[Zvaigzne]]s, [[planēta]]s un [[Dabiskais pavadonis|pavadoņi]] saglabā savu [[atmosfēra|atmosfēru]] pateicoties [[gravitācija|gravitācijas spēkam]] un tādām atmosfērām nav acīmredzamas robežas: atmosfēriskās [[gāze]]s [[blīvums]] samazinās līdz ar attālumu no [[Astronomisks objekts|objekta]]. Zemes atmosfēras spiediena kritumi ir apmēram 1 [[Paskāls|Pa]] (10-3 Torr) uz 100 km augstumu, [[Kārmāna līnija]] ir definēta kā robeža starp Zemes atmosfēru un kosmisko telpu. Spiediena definīciju ir grūti izskaidrot, jo aiz šīs līnijas, [[izotropi|izotropu]] gāzes spiediens ātri kļūst nenozīmīgs, kad to pielīdzina [[radiācija]]s spiedienam, kas nāk no [[saule]]s un dinamiskajam spiedienam, kas nāk no saules vēja. Termosfērai šajā rādiusā ir liels spiediena [[gradients]], [[temperatūra]] un slīpums, un tās dažādības ievērojami ietekmē kosmosa [[laiks|laiku]]. Astrofiziķi atbalsta blīvuma numerāciju, daļiņas vienība uz kubikcentimetru, lai aprakstītu šo vidi.

Tas saskaras arī ar definīciju par [[visums|visumu]], [[atmosfēra]]s [[blīvums]] pirmajos pāris simts [[kilometrs|kilometros]] virs [[Kārmāna līnija]]s (robežas) vēl ir pietiekams, lai radītu nozīmīgu šķērsli [[Mākslīgais pavadonis|satelītiem]]. Vairums [[mākslīgais pavadonis|mākslīgo pavadoņu]] darbojas vietā, kas saukta par zemo [[Ģeocentriskā orbīta|Zemes orbītu]] un tiem orbītas sasniegšanai nepieciešams ieslēgt [[Dzinējs|dzinējus]] ik pēc pāris dienām. Šķēršļi šajā vietā ir pietiekami mazi, teorētiski tie varētu tikt pārvarēti ar [[saule]]s „buru” spiediena palīdzību, kas varētu būt starpplanētu ceļošanas sistēmas [[dzinējspēks]]. Planētas ir pārāk masīvas savā ceļā, lai šie [[spēks|spēki]] tās ietekmētu, kā arī [[saule]]s vēji „saēd” to atmosfēras.

Viss redzamais visums ir pildīts ar neskaitāmu daudzumu [[fotoni|fotonu]], tā saukto [[reliktstarojums|reliktstarojumu]], kā arī ar lielu daudzumu [[neitrīno]]. Pašreizējā šīs radiācijas temperatūra ir 3 grādi pēc [[Kelvins|Kelvina]] (-270 grādi pēc [[Celsija grāds|Celsija]] vai -454 grādi pēc [[Fārenheita grāds|Fārenheita]]).

== Ietekme uz cilvēkiem un dzīvniekiem ==
[[Attēls:An Experiment on a Bird in an Air Pump by Joseph Wright of Derby, 1768.jpg|thumb|Šī glezna, [[Eksperiments ar putnu gaisa sūknī]], gleznojis ''[[Džozefs Raits no Dārbi]]'' ([[1768]]), attēlo [[Roberts Boils|Roberta Boila]] eksperimentu [[1660]]. gadā]]
[[Asinis]] un citi ķermeņa šķidrumi sāk vārīties, ja to spiediens nokrīt zemāk par 6,3 KPa ([[kilopaskāli]]em) (47 Torr), [[ūdens]] [[tvaiks|tvaika]] spiediens ķermeņa temperatūrā.<ref name="harding">{{Atsauce | last1 =Harding | first1 =Richard M. | year =1989 | title =Survival in Space: Medical Problems of Manned Spaceflight | place =London | publisher =Routledge | isbn =0-415-00253-2}}</ref> Šo stāvokli sauc par [[ebulisms|ebulismu]]. Tvaiks var piepūst ķermeni divreiz lielāku nekā tas ir patiesībā un palielināt [[cirkulācija|cirkulāciju]], taču [[audi]] ir pietiekami elastīgi un poraini, lai tas nenotiktu. Ebulisms tiek palēnināts ar [[asinsvadi|asinsvados]] esošo spiedienu, tādējādi daļa asiņu kļūst [[šķidrums|šķidras]].<ref>{{Grāmatas atsauce | first=Charles E. | last=Billings | authorlink= | editor=edited by James F. Parker and Vita R. West | year=1973 | title=Bioastronautics Data Book | edition=Second Edition | publisher=NASA | location= | id=NASA SP-3006 | chapter=Barometric Pressure}}</ref><ref>{{Tīmekļa atsauce | title=Human Exposure to Vacuum | work= | url=http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/vacuum.html | accessdate=2006-03-25}}</ref> Ebulismu un [[svīšana|svīšanu]] var novērst, izmantojot skafandru. [[Kosmosa kuģis|Kosmosa kuģa]] [[kosmonauts|kosmonauti]] nēsā atbilstošu elastīgu apģērbu, sauktu par „Komandas Augstuma Aizsardzības apģērbs” ([[CAPS]]), kas pasargā no ebulisma, 2 KPa zemā spiedienā (15 Torr).<ref>{{Laikraksta atsauce | author=Webb P. | title= The Space Activity Suit: An Elastic Leotard for Extravehicular Activity | journal=Aerospace Medicine | year=1968 | volume=39 | issue= | pages= 376–383 | url=}}</ref> Strauja [[āda]]s atdzišana, it īpaši [[mute|mutē]], var novest pie sasalšanas, bet tas ir maznozīmīgs [[risks]].

Eksperimenti ar dzīvniekiem pierāda, ka ātra un pilnīga atveseļošanās ir normāla, ja [[organisms]] ir ticis pakļauts vakuumam mazāk kā 90 [[sekunde]]s, ilgāka visa ķermeņa pakļaušana vakuumam ir letāla un atdzīvināšana vēl nekad nav bijusi veiksmīga.<ref>{{Laikraksta atsauce | author=Cooke JP, RW Bancroft | title= Some Cardiovascular Responses in Anesthetized Dogs During Repeated Decompressions to a Near-Vacuum | journal=Aerospace Medicine | year=1966 | volume=37 | issue= | pages= 1148–1152 | url=}}</ref> Pieejams ir tikai neliels skaits ziņojumu par [[nelaimes gadījums|nelaimes gadījumiem]] ar cilvēkiem, taču šis skaits ir konsekvents ar ziņojumu skaitu par nelaimes gadījumiem ar dzīvniekiem. [[Cilvēka ķermenis|Ķermeņa]] locekļi vakuumam var tikt pakļauti daudz ilgāku laiku, ar nosacījumu, ka nav pavājināta [[elpošana]].<ref name="harding"/> [[Roberts Boils]] bija pirmais, kurš [[1660]]. gadā parādīja, ka maziem dzīvniekiem vakuums ir nāvējošs.

1942. gadā vienā no ''[[Luftwaffe (Vērmahts)|Luftwaffe]]'' eksperimentu sērijām ar cilvēkiem, [[Trešais reihs|nacistu režīmā]] laikā [[Dahavas]] [[koncentrācijas nometne|koncentrācijas nometnēs]] ieslodzītos spīdzināja, lai noteiktu, kāda ir cilvēka ķermeņa spēja izdzīvot lielā augstumā, pakļaujot tos vakuumam.

Aukstās vai ar [[skābeklis|skābekli]] bagātās atmosfērās dzīvība var saglabāties spiedienā, kas ir daudz zemāks nekā [[atmosfēras spiediens]], tik ilgi, kamēr skābekļa [[blīvums]] ir tāds pats, kā normālā [[jūras līmenis|jūras līmeņa]] atmosfērā. Zemās gaisa temperatūras, kādas ir augstumā līdz 3 [[Kilometrs|km]], galvenokārt rodas, tur esošā zemā [[gaiss|gaisa]] [[spiediens|spiediena]] dēļ.<ref name="harding"/> Virs šī augstuma ir nepieciešams papildu skābeklis, lai izvairītos no augstuma slimības, un skafandri, lai izvairītos no ebulisma, kas var rasties augstumā, kurš pārsniedz 19 km virs jūras līmeņa.<ref name="harding"/> Pārsvarā skafandros izmanto tikai 20 KPa (150 tori) tīrā skābekļa, kas ir pietiekoši, lai paliktu pie samaņas. Šis spiediens ir pietiekami augsts, lai novērstu ebulismu, taču, mazākā asins iztvaikošana, ja tā netiek novērsta, joprojām varētu radīt spiediena samazināšanās slimību un gāzes [[embolisms|embolismu]].

Strauja spiediena samazināšanās var būt daudz bīstamāka nekā pakļaušana vakuumam. Pat ja upuris neaiztur elpu, ventilācija caur caurulīti var būt pārāk lēna un radīt letālas sekas jūtīgajām [[elpošana|plaušu]] [[alveola|alveolām]].<ref name="harding"/> [[Auss]] [[bungādiņa]]s un [[sinuss|sinusi]] var tikt bojāti strauja spiediena samazināšanās gadījumā, mīkstie [[audi]] var kļūt zili un pa tiem var sūkties asinis, un [[stress]] no [[šoks|šoka]] paātrinās skābekļa krāšanos, kas beigās novedīs pie [[hipoksija]]s.<ref>{{Tīmekļa atsauce | author=Czarnik, Tamarack R.| year=| title=EBULLISM AT 1 MILLION FEET: Surviving Rapid/Explosive Decompression | work= | url=http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/ebullism.html | accessdate=2006-03-25}}</ref> Ievainojumi, kuri rodas strauja spiediena samazināšanās rezultātā, tiek saukti par [[barotrauma|barotraumām]]. Pat spiediena nokrišanās par 100 Torr (13 KPa), kas parasti neizraisa un nerada nekādus simptomus, ja spiediens krītas pakāpeniski, var būt nāvējoša, ja tas notiek pēkšņi un strauji.<ref name="harding"/>

Daži īpaši [[mikroorganismi]], piemēram, ''[[gauskāji]]'' var izdzīvot vakuumā pat vairākus gadus.

== Vēsturiskais izskaidrojums ==
[[Attēls:Baro 0.png|thumb|100px|left|[[Evandželista Toričelli|Toričelli]] [[dzīvsudrabs|dzīvsudraba]] [[barometrs]], kurā pirmoreiz tika radīts ilgstošs vakuums [[laboratorija|laboratorijas apstākļos]]]]
Vēsturiski ir bijuši daudzi strīdi par to, vai tāda lieta kā vakuums vispār var pastāvēt. [[Senā Grieķija|Senie Grieķu]] [[filozofija|filozofi]] nevēlējās atzīt vakuuma esamību, uzdodot sev jautājumu: „Kā nekas var būt kaut kas?” [[Platons]] nonāca pie domas, ka vakuums ir neiedomājams. Viņš ticēja, ka visas fiziskas parādības un lietas bija abstrakta [[Platonisms|Platonisma]] instances un viņš nespēja iedomāties „ideālu” vakuuma formu. Paralēli tam arī [[Aristotelis]] domāja, ka vakuuma radīšana ir neiespējama — nekas nevar būt kaut kas. Vēlāk grieķu filozofi domāja, ka vakuums varētu pastāvēt ārpus [[kosmoss|kosmosa]], bet ne tajā.

[[viduslaiki|Viduslaiku]] [[Islāms|Islāma]] [[pasaule|pasaulē]], [[musulmaņi|musulmaņu]] [[fizika|fiziķis]] un [[filozofija|filozofs]] [[Fārābī]] (872—950) vadīja nelielu eksperimentu, lai izpētu vakuuma esamību, kuros viņš pētīja ar roku turamus [[ūdens]] [[virzulis|virzuļus]].<ref>{{Grāmatas atsauce | last=Zahoor | title=Muslim History}}</ref> Viņš nonāca pie secinājuma, ka [[gaiss|gaisa]] tilpums var izplesties, lai aizpildītu apkārt esošo pieejamo vietu un ierosināja, ka priekšstats par perfektu vakuumu bijis nesakarīgs.<ref>[http://plato.stanford.edu/entries/arabic-islamic-natural Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science], ''[[Stanford Encyclopedia of Philosophy]]''</ref> Neskatoties uz to, Musulmaņu fiziķis [[Alhazens]] (965-1039) un [[teologs]] [[Mu'tazili]] nepiekrita Aristotelim un Fārābī, balstoties uz teoriju par "tukšumu". Izmantojot [[ģeometrija|ģeometriju]], Alhazens [[matemātika|matemātiski]] demonstrēja, ka laukums ('al-makan') ir iedomāts, trīsdimensionāls tukšums kāda ķermeņa iekšpusē.<ref>{{Atsauce |last=El-Bizri |first=Nader |year=2007 |title=In Defence of the Sovereignty of Philosophy: Al-Baghdadi's Critique of Ibn al-Haytham's Geometrisation of Place |journal=Arabic Sciences and Philosophy |volume=17 |pages=57–80 |publisher=[[Cambridge University Press]] |doi=10.1017/S0957423907000367}}</ref> [[Abū Raihāns Bīrūnī]] apgalvoja, ka "nav vērā ņemamu pierādījumu, kas izslēgtu vakuuma iespējamību".<ref name=Dallal>{{Atsauce|first=Ahmad|last=Dallal|year=2001-2002|title=The Interplay of Science and Theology in the Fourteenth-century Kalam|publisher=From Medieval to Modern in the Islamic World, Sawyer Seminar at the [[Čikāgas Universitāte|University of Chicago]]|url=http://humanities.uchicago.edu/orgs/institute/sawyer/archive/islam/dallal.html|accessdate=2008-02-02|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120210094416/http://humanities.uchicago.edu/orgs/institute/sawyer/archive/islam/dallal.html|archivedate=2012-02-10}}</ref> Pateicoties Musulmaņu inženierim un izgudrotājam [[Al-Jazari]] [[1206]]. gadā tika izgudrots pirmais [[sūknis]]. [[Eiropa|Eiropā]] tas parādījās ap [[15. gadsimts|15. gadsimtu]].<ref name="Hill2">[[Donald Routledge Hill]], "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", ''Scientific American'', May 1991, pp. 64-69 ([[cf.]] [[Donald Routledge Hill]], [http://home.swipnet.se/islam/articles/HistoryofSciences.htm Mechanical Engineering] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071225091836/http://home.swipnet.se/islam/articles/HistoryofSciences.htm|date={{dat|2007|12|25||bez}}}})</ref><ref>{{Tīmekļa atsauce|author=[[Ahmad Y Hassan]]|title=The Origin of the Suction Pump: Al-Jazari 1206 A.D.|url=http://www.history-science-technology.com/Notes/Notes%202.htm|accessdate=2008-07-16|archive-date=2008-01-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20080122101744/http://www.history-science-technology.com/Notes/Notes%202.htm}}</ref><ref>[[Donald Routledge Hill]] (1996), ''A History of Engineering in Classical and Medieval Times'', [[Routledge]], pp. 143 & 150-2</ref> Taqi al-Din sešu [[cilindrs|cilindru]] 'Monobloka' [[sūknis]], kurš tika izgudrots [[1551]]. gadā varēja radīt daļēju vakuumu, ko dēvēja par "līdzko lielākais [[svars]] pārvietojas uz augšu, tas virza [[virzulis|virzuli]] sev līdz, radot tādu vakuumu, kas sūc [[ūdens|ūdeni]] caur [[pretvārsts|pretvārstu]] iekšā cilindra virzulī".

[[Viduslaiki|Viduslaikos]] [[Romas Katoļu baznīca|katoļu baznīca]] pauda ideju, ka vakuums ir kas amorāls un pat [[ķecerisms|ķecerīgs]]. Nekā neesamība liktu arī domāt par [[Dievs|Dieva]] neesamību un novestu pie tā, ka stāsts par visa rašanos [[Mozus]] pirmajā grāmatā būtu spēkā neesošs. Viduslaikos izdomātus eksperimentus par vakuuma ideju uzskatītu par patiesiem, tikai gadījumā, ja vakuums būtu klātesošs, piemēram, ja divas plakanas plāksnes tiktu strauji atdalītas viena no otras. Notika daudzas diskusijas par to vai gaiss, plāksnēm atdaloties, kustas pietiekami ātri, vai, kā apgalvoja [[Valters Burlijs]], „dievišķīgie aģenti” radītu vakuuma celšanos. Plaši izskatīts uzskats, ka dabai "riebās" vakuums, tika nosaukts par ''[[horror vacui]]''. Šie pieņēmumi tika izbeigti [[1277]]. gadā [[Parīze]]s [[bīskaps|bīskapa]] [[Étienne Tempier]] [[tiesas sēde|tiesas sēdē]], kurā tika pieprasīts neapšaubīt [[Dievs|Dieva]] spēku, tas noveda pie secinājuma, ka Dievs varētu radīt vakuumu, ja viņš to gribētu.<ref name=Barrow>{{Grāmatas atsauce | first=John D. | last=Barrow | authorlink=John D. Barrow | year=2000 | title=The book of nothing : vacuums, voids, and the latest ideas about the origins of the universe | url=https://archive.org/details/bookofnothingvac0000barr | edition=1st American Ed. | publisher=Pantheon Books | location=New York | isbn=0-09-928845-1 | oclc=46600561}}</ref> [[Renē Dekarts]] arī apšaubīja vakuuma eksistenci, pamatojoties uz šādiem vārdiem: "Telpa ir vienāda ar izstiepšanos, bet izstiepšanās ir vienota ar ķermeņiem; tātad nav telpas bez ķermeņiem un līdz ar to arī tukšas telpas (vakuums)." Par spīti tam, pretošanās idejai par vakuuma eksistenci dabā turpinājās arī [[Zinātniskā revolūcija|Zinātniskajā revolūcijā]], pateicoties mācekļiem, piemēram, [[Paolo Kasatī]], kuri bija antivakuumisti. [[14. gadsimts|14. gadsimtā]] [[Hans Buridans]] ziņoja, ka 10 [[Mājas zirgs|zirgu]] komandas nespēja atvērt [[plēšas]], kad to ieeja bija noslēgta, acīmredzot dēļ ''[[horror vacui]]''.

[[Attēls:Crookes tube.jpg|thumb| [[Saliektas caurules]], kuras izmantoja, lai atklātu un pētītu [[katodstari|katodstarus]] bija [[Geislera caurules|Geislera cauruļu pirmsākums]]]]

Ticība 'horror vacui' tika apgāzta [[17. gadsimts|17. gadsimtā]]. Ap to laiku ūdens sūkņu dizains tika uzlabots tik tālu, ka tā radītais vakuums kļuva izmērāms, lai gan sākumā tas vēl nebija skaidrs. Tad bija zināms, ka sūkņi, nevar izspiest ūdeni pēc noteikta augstuma: saskaņā ar [[1635]]. gada mērījumiem — pēc 18 Florenciešu jardiem. (Cik tas ir pārveidojot metros nav zināms, bet tas varētu būt aptuveni 9-10 [[metrs|metri]]) Šis ierobežojums bija svarīgs [[apūdeņošanas sistēmas|apūdeņošanas sistēmām]], [[kanalizācija|kanalizācijām]] un dekoratīvajām ūdens [[strūklaka|strūklakām]], ko bija ieplānojis [[Toskāna]]s [[hercogs]], tādēļ viņš pilnvaroja [[Galileo Galilejs|Galileo]], lai atrisina problēmu. Galileo izklāstīja sarežģīto problēmu arī citiem zinātniekiem, ieskaitot Gasparo Berti, kurš kopēja to, [[1639]]. gadā [[Roma|Romā]] uzbūvējot pirmo [[barometrs|barometru]].<ref>{{Tīmekļa atsauce |url=http://www.denmark.com.au/en/Worlds+Largest+Barometer/default.htm |title=The World's Largest Barometer |accessdate=2008-04-30 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080216140317/http://www.denmark.com.au/en/Worlds+Largest+Barometer/default.htm |archivedate=2008-02-16 }}</ref> Bertija barometrs uzrādīja vakuumu virs ūdens stabiņa, bet viņš nespēja to izskaidrot. [[1643]]. gadā Evandželists Toričelli šo teoriju apgāza. Pārskatot Galileo pierakstus, viņš uzbūvēja pirmo [[dzīvsudrabs|dzīvsudraba]] [[barometrs|barometru]] un uzrakstīja pārliecinošu argumentu, ka telpa barometra augšā ir vakuums. Stabiņa augstums tika ierobežots līdz maksimālajam augstumam, ko pieļāva [[atmosfēras spiediens]]. Daži cilvēki ticēja, ka [[Evandželista Toričelli|Toričelli]] eksperiments bija izšķirošs, taču [[Blēzs Paskāls|Blēza Paskāla]] eksperiments bija tas, kurš pierādīja, ka telpa augšā ir vakuums.

[[1654]]. gadā [[Oto fon Gērike]] izgudroja pirmo [[vakuuma sūknis|vakuuma sūkni]] un vadīja savu pirmo [[Magdeburgas puslodes]] eksperimentu, parādot, ka zirgu bars nespēj atdalīt divas puslodes, starp kurām ir izsūkts gaiss, vienu no otras. Roberts Boils uzlaboja Guerika izgudrojuma dizainu un vadīja eksperimentus, lai noskaidrotu vakuuma īpašības. Arī [[Roberts Huks]] palīdzēja Boilam izgatavot gaisa sūkni, kas ļāva radīt vakuumu. Pēc tam, līdz [[1850]]. gadam interese par vakuumu pazuda, līdz [[Augusts Toplers]] izgudroja Toplera sūkni. Tad [[1855]]. gadā [[Henrihs Geislers]] radīja dzīvsudraba aizvietotājsūkni un ieguva rekordlielu vakuumu, apmēram 10 Pa (0,1 Torr). Šādā vakuuma līmenī bija saskatāmas vakuuma elektriskās īpašības un tas atkal atdzīvināja interesi. Tas noveda pie [[elektronu lampa|elektronu lampu]] radīšanas. Neilgi pēc tam, [[1865]]. gadā [[Hermanis Sprengels]] izgudroja Sprengela sūkni.

Kamēr visums tika pielīdzināts vakuumam, agrākās teorijas par [[gaisma]]s īpašībām, pastiprināja esamību tam, ka ir neredzama vide, kura varētu vadīt gaismas starus. ([[Īzaks Ņūtons]] balstījās uz šo ideju, lai izskaidrotu [[refrakcija|refrakciju]] un radioaktīvo siltumu).<ref>R. H. Patterson, ''Ess. Hist. & Art 10'' 1862</ref> Tas [[19. gadsimts|19. gadsimtā]] radīja gaismu nesošu [[ēteri]], bet bija zināms, ka idejai būs raksturīgi īsi uznācieni — it īpaši, ja zeme virzītos caur matērisko vidi, videi būtu jābūt gan ļoti retinātai (jo nav novērots, ka zeme būtu palēninājusies savā [[orbīts|orbītā]]), gan ļoti nekustīgai (jo [[vibrācijas]] izplatās ļoti ātri). [[1891]]. gadā [[Viljams Krūks|Viljama Krūka]] rakstā tika minēts: „[[oklūzijs|Oklūzija]] gāzes [[visums|visuma]] vakuumā.”<ref>William Crookes, The Chemical News and Journal of Industrial Science; with which is Incorporated the "Chemical Gazette." (1932)</ref> Pat līdz 1912. gadam astrologs [[Henrihs Pikerings]] komentēja: „Kamēr starpzvaigžņu absorbējušā vide varbūt ir vienkārša, tajā pašā laikā tai ir gāzu īpašības un brīvās gāzu [[molekulas]] noteikti tajā pastāv.”<ref>Pickering, W. H., "[http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1912MNRAS..72..740P Solar system, the motion of the, relatively to the intersteller absorbing medium]" (1912) ''Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'' 72: 740</ref>

[[Maikelsona-Morlija eksperiments]] [[1887]]. gadā, izmantojot [[interferometrs|interferometru]], lai censtos noteikt [[gaismas ātrums|gaismas ātruma]] izmaiņu, kas radusies no [[Zeme]]s griešanās attiecībā pret [[ēteri]], nebija rezultāta, pierādot, ka šeit nav [[statika]], tas, kas izplatās viscaur visumā un kas virzīja Zemi, kā jau domājams bija [[vējš]]. Tādēļ tikmēr, kamēr tur nav ēteris un [[gaisma]] tāpat var izplatīties, varam secināt, ka [[visums]] starp [[zvaigzne|zvaigznēm]] nav pilnībā tukšs. Neskaitot dažādās daļiņas, kuras veido visuma (kosmisko) [[radiācija|radiāciju]], ir arī [[fotons|fotonu]] (gaismas) [[reliktstarojums]], kas iekļauj termisku fonu, kas ir apmēram 2,7 K un tiek uzskatīts par atlieku, kas radusies [[Lielais sprādziens|Lielā sprādziena]] rezultātā. Neviens no šiem atklājumiem nozīmīgā veidā neietekmē Maikelsona-Morlija eksperimenta iznākumu.

[[Alberts Einšteins]] apgalvoja, ka fiziskie objekti neatrodas visumā, bet drīzāk tiem ir telpisks apjoms. Skatoties no šāda viedokļa, priekšstats par tukšu visumu zaudē savu jēgu.<ref>French Wikipedia article on Vacuum, citing appendix 5 of ''Relativity — the Special and General Theory'', translated to French by Robert Lawson, 1961. (Please replace this with a more direct reference.)</ref> Drīzāk visums ir abstrakcija, balstīta uz apkārtējo objektu savstarpējo mijiedarbību. Vairāk vai mazāk, galvenā [[relativitātes teorija]] pierāda gravitācijas lauka izplatīšanos, kuru pēc Einšteina vārdiem<ref>Einstein, A., Naturwissenschaften 6, 697-702 (1918)</ref> varētu uzskatīt par ēteri ar īpašībām, kuras ir mainās katrā vietā. Kaut kam ir jābūt, taču, ne lai to piedēvētu pie materiālām īpašībām kā ātrums utt.

[[Pauls Diraks]], 1930. gadā, vakuumu iedomājās, kā bezgalīgu, ar negatīvu [[enerģija|enerģiju]] pildītu daļiņu jūru, tā saukto „[[Diraka jūra|Diraka jūru]]”. Šī teorija palīdzēja labāk izprast pareģojumus, kuri bija minēti viņa agrāk radītajā teorijā — [[Diraka vienādojums]], un veiksmīgi ļāva pareģot [[pozitroni|pozitronu]] esamību, kura arī tika atklāta 1932. gadā. Taču par spīti agrajam atklājumam, tas drīz vien kļuva mazsvarīgs, pateicoties [[Kvantu lauku teorija]]i.

[[Kvantu mehānika]]s attīstība sarežģīja jaunākos atklājumus par vakuumu, jo radās nepieciešamība pēc [[aleatorika]]s. [[Nilss Bors|Nilsa Bora]] un [[Veners Heinzbergs|Venera Heinzberga]] neskaidrie principi un 1927. gadā formulētais [[Kopenhāgenas skaidrojums]], iepriekš noteica pamatprincipu nenoteiktību jebkādu daļiņu atrašanās vietas un [[inerce]]s mērīšanā, un tas, ne tā kā [[gravitācijas lauks]], rada jautājumu par visuma tukšumu starp daļiņām. [[20. gadsimts|20. gadsimta]] beigās, šis princips tika izprasts un arī noteica pamatā esošu nenoteiktību daļiņu skaitā, kāda visuma reģionā, novedot pie pieņēmumiem par virtuālajām daļiņām, kuras spontāni varētu uzrasties no tukšuma. Citiem vārdiem sakot, vakuumam ir zemāka robeža ar tajā esošu viszemāk iespējamo kvantizēto lauku enerģijas stāvokli jebkurā visuma reģionā.

== Kvantu mehānikas definēšana ==
[[Kvantu mehānika|Kvantu mehānikā]] vakuums ir definēts kā stāvoklis ar vismazāko enerģiju. Lai paskaidrotu, tas ir vienkāršs stāvoklis, bez elementārdaļiņām, tādēļ arī tāds nosaukums.

Pat ideāls vakuums, pēc mūsu domām, pilnīgi tukšs no visa, praktiski nekad nepaliks pavisam tukšs. Aplūkojam vakuuma kameru, kas ir pilnībā iztīrīta, tātad (klasiski) daļiņu koncentrācija ir nulle. Kameras sienas izstaros gaismu melna ķermeņa [[radiācija]]s formā. Šī gaisma vada impulsus, tādēļ vakuumam ir radiācijas spiediens. Šī īpašība piemīt pat starpzvaigžņu telpas vakuumam. Pat ja daļa no kosmosa nesatur elementārdaļiņas, [[Kosmiskie mikroviļņi|Kosmisko Mikroviļņu]] Pamats aizpilda visu visumu ar melna ķermeņa radiāciju.

Ideāls vakuums nevar eksistēt pat molekulā. Katrs [[atoms]] molekulā ir kā iespējama kosmosa funkcija, kurai ir noteikta nenulles vērtība visā noteiktajā tilpumā. Kosmosu nevarētu saukt par vakuumu, jo pat „starp” atomiem ir noteikta iespējamība atrast elementārdaļiņas.

Pašos pamatos, [[Kvantu mehānika]] paredz, ka vakuuma enerģija būs savādākā nekā tā ir parastajā, klasiskajā variantā. Kvantu enerģijas labojums, tiek saukts par [[nulles punkts|nulles punkta]] enerģiju un sastāv no virtuālu elementārdaļiņu, kam ir īss eksistences ilgums, enerģijas. Tās sauc par vakuuma svārstībām. Vakuuma [[svārstības]] arī var būt saistītas ar [[kosmoloģija]]s tā saucamo [[Kosmoloģiskā konstante|kosmoloģisko konstanti]]. Labākais vakuuma svārstību pierādījums ir [[Kazimira efekts]] un ''[[Lamb shift]]''.<ref name=Barrow />

Kvantu lauka teorijā un [[virknes teorija|virknes teorijā]], termins „vakuums” tiek izmantots, lai attēlotu zemes stāvokli [[Hilberta izplatījums|Hilberta izplatījumā]], kas ir stāvoklis ar vismazāko iespējamo enerģiju. Brīvajās (nemijiedarbojošajajās) kvantu lauka teorijās, šis stāvoklis ir līdzīgs zemes stāvoklim kvantu harmoniskajā [[oscilators|oscilatorā]]. Ja teorija pastāv pateicoties klasisko teoriju kvantēšanai, katrs enerģijas nekustīgais punkts konfigurāciju izplatījumā dod risku vienīgajam vakuumam. Virknes teorija ''tic'', ka ir daudzi vakuuma veidi — tā saucamā [[virknes teorijas ainava]].

== Sūknēšana ==
[[Attēls:L-Pumpe2.png|thumb|left|Rokas [[ūdens sūknis]] paceļ ūdeni augstāk kā vajag, lai radītu vakuumu, kas aizpilda ūdens meldrus. Zināmā mērā, tas darbojas, lai pamestu labo, neskatoties uz to, ka dubļu augstā noplūdes norma novērš augstu kvalitatīvu vakuumu no tikšanas atbalstītam jebkurā laika garumā]]
Šķidrumi nevar būt izstiepti, tāpēc radīt vakuumu sūknējot ir tehniski neiespējami. Sūknējot var izplatīt un atšķaidīt vakuumu, ļaujot augstam spiedienam iegrūst šķidrumus tajā. Vakuums tika radīts pirmais, pirms sūknēšana varēja ienākt prātā. Vieglākais ceļš, lai radītu mākslīgu vakuumu, ir paplašināt konteinera apjomu. Piemēram, [[diafragma]]s [[muskuļi|muskulis]] uzbriedina krūts iedobi, kas arī ir iemesls tam, ka plaušu apjoms palielinās. Šis paplašinājums pazemina spiedienu un rada daļēju vakuumu, kurš, pateicoties atmosfēras spiedienam, tiek drīz piepildīts ar gaisu.

Lai turpinātu izsūknēt kameru, neskaidri, bez prasības [[bezgalība|bezgalīgi]] augt, vakuuma nodalījums var būt vairākkārt taisīts ciet, novārdzināts, un attīstīties no jauna. Šis ir princips aiz pozitīvajiem, aizvietojamajiem sūkņiem, līdzīgi piemēram rokas ūdens sūknim. Iekšpus sūkņa, mehānisms uzbriedina mazliet aizzīmogoto iedobi, lai radītu vakuumu. Ietekmīgā diferenciāļa dēļ, kāds šķidrums no kameras (vai labais, mūsu piemērā) tiek iestumts sūkņa mazajā iedobē. Sūkņa iedobe tad tiek noblombēta no kameras, atveras pie atmosfēras, un saspiežas atpakaļ pie [[minūte]]s izmēra.

[[Attēls:Cut through turbomolecular pump.jpg|thumb|Šķērsgriezuma skats uz turbomolekulāro sūkni; inerces pārraides sūknis izmantots, lai sasniegtu augstu vakuumu]]
Iepriekšminētais paskaidrojums ir vienīgi vienkāršs ievads pie vakuuma sūknēšanas, un nav raksturīgs lielākajai daļai izmantojamo sūkņu. Ir tikušas attīstītas daudzas variācijas drošajiem aizvietotājsūkņiem, un daudzi citi sūkņi pamatā balstās uz būtiski atšķirīgiem principiem. Impulsu pārraižu sūkņi, kuri ir nedaudz līdzīgi dinamiskiem sūkņiem, kurus izmanto pie augsta spiediena, var sasniegt daudz augstākas kvalitātes vakuumu, nekā dinamiskie sūkņi. Provokatīvie sūkņi var noturēt gāzes cietā vai absorbējošā stāvoklī, bieži pat bez kustīgām daļiņām, [[izolācija]]s un [[vibrācijas|vibrācijām]]. Neviens no šiem sūkņiem nav universāls; katram tipam ir svarīgi izstrādes ierobežojumi. Tiem visiem ir grūtības sūknējot zema molekulārā svara gāzes, īpaši [[ūdeņradis|ūdeņradi]], [[hēlijs|hēliju]], un [[neons|neonu]].

Zemākais spiediens, kas var tikt sistēmā sasniegts, ir atkarīgs arī no citām lietām, nevis tikai no sūkņa veida. Daudzie sūkņi var būt saslēgti sērijās, ko sauc par pakāpēm, lai sasniegtu augstāku vakuumu. Visam ir ietekme- gan [[izolācija]]s, gan kameras [[ģeometrija]]s, gan materiāla un izsūknēšanas procedūras izvēlei. Kopā, tās visas tiek sauktas par vakuuma tehnoloģijām. Dažreiz, gala spiediens nav vienīgais būtiskais rādītājs. Sūknēšanas sistēmas atšķiras pēc [[eļļa]]s sajaukuma, [[vibrācijas|vibrācijām]], priekšrocībām gāzu sūknēšanā, sūknēšanas ātruma, mainīgajiem [[jauda]]s cikliem, izturības, vai noplūdes pieļaujamības.

Ļoti augsta vakuuma sistēmās, dažas ļoti nevajadzīgas noplūdes [[trajektorija]]s un atgāzēšanas avoti ir jāņem vērā. Ūdens izsūkšana no [[alumīnijs|alumīnija]] un [[pallādijs|pallādija]] kļuva par nepieņemamu atgāzēšanas avotu, un pat smago [[metāls|metālu]], piemēram, nerūsējošā [[tērauds|tērauda]] un [[titāns|titāna]], absorbēšanai jābūt nepieņemamai. Galējā vakuumā dažas eļļas un smērvielas iztvaikotu. Metāla kameras sienu caurlaidībai jābūt novērstai, un metāla uzmavas dzīslas virzienam jābūt paralēli [[plakne]]s uzmavai.

Zemākais spiediens, kas pagaidām ir sasniedzams laboratorijā ir apmēram 10<sup>−13</sup> Torr.<ref>{{Laikraksta atsauce | author=Ishimaru, H | title= Ultimate Pressure of the Order of 10<sup>-13</sup> Torr in an Aluminum Alloy Vacuum Chamber | journal= J. Vac. Sci. Technol. | year=1989 | volume=7 | issue=3-II | pages= 2439–2442 | url=}}</ref> Tik un tā, spiediens, kas zemāks kā 5×10<sup>−17</sup> Torr, [[kriogēns|kriogēnajās]] vakuuma sistēmās tiek neprecīzi nomērīts: 4 K.<ref>{{Laikraksta atsauce | author=Gabrielse, G., et. al. | title= Thousandfold Improvement in Measured Antiproton Mass | journal= Phys. Rev. Lett. | year=1990 | volume=65 | issue=11 | pages= 1317–1320 | url=}}</ref>

== Atgāzēšana ==
[[Iztvaikošana]] un [[sublimācija (fizika)|sublimācija]] vakuumā tiek dēvēta par atgāzēšanu. Visiem materiāliem, cietiem vai šķidriem, ir mazs tvaika spiediens, un to atgāzēšana kļūst svarīga kad vakuuma spiediens kļūst mazāks par šo tvaika spiedienu. Mākslīgās sistēmās, atgāzēšanai ir tāds pats efekts kā noplūdei un tā var ierobežot sasniedzamo vakuumu. Atgāzēšanas produkcijas var [[kondensācija|kondensēties]] uz tuvējās aukstās virsmas, kas var būt traucējoši, ja tiek aptumšoti [[optika|optiskie]] instrumenti vai reaģēts ar citiem materiāliem. Tam ir liela nozīme kosmiskajās misijās, kur aptumšots [[teleskops]] vai saules šūna var izpostīt ļoti dārgu misiju.

Īpaši izplatīts atgāzēšanas produkts mākslīgajās vakuuma sistēmās ir ūdens absorbēšana pateicoties kameras materiāliem. Tie var būt samazināti pateicoties izžāvēšanai vai kameras apdedzināšanai, un absorbējošu materiālu pārvietošanai. Atgāzēts ūdens var kondensēties eļļā no rotējošās turbīnas sūkņa un krasi saīsināt tā tīkla ātrumu, ja gāzes nosvērtība netiek izmantota. Augstām vakuuma sistēmām vajag būt tīram un brīvām no organiskajām vielām lai samazinātu līdz minimumam atgāzēšanu.

Ļoti augsta vakuuma sistēmas parasti tiek apdedzinātas, vēlamākais zem vakuuma, pie pagaidām pacelta tvaika spiediena visos atgāzētajos materiālos, un uzvārītas. Kamēr atgāzēto materiālu masa tiek „cepta” un izretināta, sistēma var būt atvēsināta lai pazeminātu tvaika spiedienu un samazinātu līdz minimumam atlikušo atgāzēšanu notiekošās darbības laikā. Dažas sistēmas tiek atvēsinātas zemajā istabas temperatūrā ar šķidro slāpekli, lai pabeigtu atlikušo atgāzēšanu un vienlaikus ''[[cryopump]]'' sistēmu.

== Kvalitāte ==
Vakuuma kvalitāte tiek norādīta pēc vielas atlikuma daudzuma sistēmā, tā kā ka augsts kvalitatīvs vakuums ir viens, ar ļoti mazu vielas atlikumu tajā. Vakuums tiek vispirms nomērīts pēc tā absolūtā spiediena, bet pilnam raksturojumam nepieciešami tālāki parametri, kā, piemēram, temperatūra un [[ķīmiskais sastāvs]]. Viens no svarīgākajiem parametriem ir '''Brīvā noskrējiena garums''' ([[MFP]]) atlikušajās gāzēs, kas norāda vidējo attālumu, ko molekulas noceļos starp savstarpējām sadursmēm. Kā gāzes blīvums samazinās, MFP palielinās, un kad MFP ir garāks nekā kamera, sūknis, [[lidaparāts]], vai cits objekts, pārējie pieņēmumi [[hidromehānika|hidromehānikā]] nepiepildās. Šis vakuuma stāvoklis tiek dēvēts par augstu vakuumu, un mācība par šķidruma plūšanu šajā režīmā tiek dēvēta par gāzes daļiņu dinamiku. Gaisa MFP atmosfēras spiedienā ir ļoti īss, 70 nm, bet pie 100 mPa (≈1×10-3 Torr) istabas temperatūras gaisa MFP ir aptuveni 100 mm, kas ir daudzos ikdienas objektos, piemēram, elektronu lampa. ''Crookes'' [[radiometrs]] pagriežas, kad MFP ir liels nekā spārnu izmērs.
Vakuuma kvalitāte ir sadalīta apakšgrupās saskaņā ar tehnisko zinātņu prasību sasniegt to vai izmērīt. Šiem slāņiem nav vispārīgi apstiprinātu definīciju, bet tipiskais sadalījums ir sekojošs:<ref>{{Tīmekļa atsauce | author=American Vacuum Society | title=Glossary | work=AVS Reference Guide | url=http://www.aip.org/avsguide/refguide/glossary.html | accessdate=2006-03-15 | archiveurl=https://web.archive.org/web/20060304160701/http://www.aip.org/avsguide/refguide/glossary.html | archivedate=2006-03-04 }}</ref><ref>{{Tīmekļa atsauce| author=[[National Physical Laboratory, UK]]| title=FAQ on Pressure and Vacuum| url=http://www.npl.co.uk/pressure/faqs/vacuum.html| accessdate=2006-03-25| archiveurl=https://web.archive.org/web/20050914005003/http://www.npl.co.uk/pressure/faqs/vacuum.html| archivedate=2005-09-14}}</ref>
{| class="wikitable" style="text-align:left"
|-
! !! spiediens Torr !! spiediens Pa
|-
|Atmosfēras spiediens || 760 Torr || 101,3 kPa
|-
|Zems vakuums|| 760 līdz 25 Torr|| 100 līdz 3 kPa
|-
|Vidējs vakuums|| 25 līdz 1×10<sup>−3</sup> Torr|| 3 kPa līdz 100 mPa
|-
|Augsts vakuums|| 1×10<sup>−3</sup> līdz 1×10<sup>−9</sup> Torr|| 100 mPa līdz 100 nPa
|-
|Ļoti augsts vakuums|| 1×10<sup>−9</sup> līdz 1×10<sup>−12</sup> Torr|| 100 nPa līdz 100 pPa
|-
|Ekstremāli augsts vakuums|| <1×10<sup>−12</sup> Torr|| <100 pPa
|-
|[[Kosmoss]]|| 1×10<sup>−6</sup> līdz <3×10<sup>−17</sup> Torr|| 100 µPa līdz <3fPa
|-
|Perfekts vakuums|| 0 Torr || 0 Pa
|}

* '''Atmosfēras spiediens''' ir mainīgs, bet standarts ir 101,325 kPa (760 torr)
* '''Zems vakuums''' jeb nelīdzens vakuums vai zemas kvalitātes vakuums, ir vakuums, kas var tikt sasniegts vai nosvērts ar rudimentāru (elementāru) aprīkojumu, piemēram, putekļsūcēju un šķidras tilpnes [[manometrs|manometru]].
* '''Vidējs vakuums''' ir vakuums, kas var tikt sasniegts ar atsevišķu sūkni, bet ir pārāk zems lai to izmērītu ar šķidrumu vai mehānisko manometru. Tas var būt nomērīts ar ''McLeod'' standartmēru, siltuma standartmēru vai tilpuma standartmēru.
* '''Augsts vakuums''' ir vakuums kur atlikuma gāžu MFP ir garāks nekā sūkņa izmēri vai izmēģinājuma objekta izmēri. Augsts vakuums parasts pieprasa daudzpakāpju pārsūknēšanu un [[joni|jonu]] standartmēra mērīšanu. Daži teksti diferencējas starp augstu vakuumu un ļoti augstu vakuumu.
* '''Ļoti augsts vakuums''' pieprasa kameras apdedzināšanu, lai pārvietotu gāzes pēdas, un citas speciālas procedūras. Britu un vācu standarti noteic ļoti augstu vakuumu kā spiedienu, kas ir zemāks par 10-6 Pa (10-8 torr).<ref>BS 2951: Glossary of Terms Used in Vacuum Technology. Part I. Terms of General Application. British Standards Institution, London, 1969.</ref><ref>DIN 28400: Vakuumtechnik Bennenungen und Definitionen, 1972.</ref>
* '''Tālākais kosmoss''' ir kopumā daudz tukšāks nekā jebkurš mākslīgs vakuums, kuru mēs varam radīt. Tas var atbilst vai neatbilst iepriekš sniegtajai augsta vakuuma definīcijai, atkarībā no izplatījuma reģiona un astronomiskajiem ķermeņiem, kas tiek aplūkoti. Piemēram, starpplanētu izplatījumā MFP ir mazs nekā [[saules sistēma]]s izmērs, bet lielāks nekā mazās [[planēta]]s un pavadoņi. Rezultātā [[saule]]s vēji lieliski pierāda nepārtraukto plūsmu saules sistēmas mērogā, bet vajag būt aplūkotam, kā daļiņas bombardē neatkarīgi no [[Zeme]]s un [[Mēness]].
* '''Perfekts vakuums''' ir ideāls stāvoklis, kurš nav ne iegūstams laboratorijā, ne arī sastopams kosmosā.

=== Piemēri ===
{| class="wikitable" style="text-align:left"
|-
! !! spiediens Pa !! spiediens Torr !! vidējā brīvā trajektorija !! molekulas uz cm<sup>3</sup>
|-
! putekļsūcējs
| apmēram 80 kPa || 600 || 70 nm || 10<sup>19</sup>
|-
! šķidrais gredzens, vakuumsūknis
| apmēram 3.2 kPa || 24 || ||
|-
! atūdeņošana saldējot jeb izsaldēšana
| 100 līdz 10 Pa || 1 līdz 0.1 || 100 μm || 10<sup>16</sup>
|-
! rotējošais turbīnas sūknis
| 100 Pa līdz 100 mPa || 1 līdz 10<sup>−3</sup> || 100 μm līdz 10 cm || 10<sup>16</sup>−10<sup>13</sup>
|-
! kvēlspuldze
| 10 līdz 1 Pa || 0.1 līdz 0.01 || 1 mm līdz 1 cm || 10<sup>14</sup>
|-
! Termopudele
| 1 līdz 0.01 Pa<ref name="chambers"/> || 10<sup>−2</sup> līdz 10<sup>−4</sup> || 1 cm līdz 1m|| 10<sup>12</sup>
|-
! Zemes termosfēra
| 1 Pa līdz 100 nPa || 10<sup>−3</sup> līdz 10<sup>−10</sup> || 1 cm līdz 1000 km || 10<sup>14</sup> līdz 10<sup>6</sup>
|-
! [[radiolampa]] jeb elektronlampa
| 10 µPa līdz 10 nPa || 10<sup>−7</sup> līdz 10<sup>−10</sup> || ||
|-
! krups un MBE kamera
| 100 nPa līdz 1 nPa || 10<sup>−9</sup> līdz 10<sup>−11</sup> || 1..10<sup>5</sup> km || 10<sup>9</sup>−10<sup>4</sup>
|-
! Spiediens uz [[Mēness|Mēnesi]]
| apmēram 1 nPa || 10<sup>−11</sup> || || 4 X 10<sup>5</sup><ref>{{Atsauce | last1=Öpik | first1=E. J. | date=May 1962 | title=The Lunar Atmosphere | periodical=Planetary and Space Science | publisher=Elsevier | volume=9 | issue=5 | pages=pp. 211-244 | issn=0032-0633 | doi=10.1016/0032-0633(62)90149-6}}</ref>
|-
! [[starpplanētu telpa]]
|   ||   || || 10<ref name="chambers"/>
|-
! starpzvaigžņu telpa
|   ||   || || 1<ref>{{Tīmekļa atsauce | author=University of New Hampshire Experimental Space Plasma Group | title=What is the Interstellar Medium | work=The Interstellar Medium, an online tutorial | url=http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/what1.html | accessdate=2006-03-15 | archiveurl=https://web.archive.org/web/20060217172614/http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/what1.html | archivedate=2006-02-17 }}</ref>
|-
! starpgalaktiku telpa
|   ||   || || 10<sup>−6</sup><ref name="chambers"/>
|}

== Fizikālais vakuums ==
Fizisko vakuumu mūsdienu fizikā saprot kā izplatījumu, kurš ir pilnībā tukšs no [[matērija]]s. Pat ja izdotos iegūt šo stāvokli praksē, tas nebūtu absolūts tukšums. Kvantu lauka teorija apgalvo, ka, piekrītot nenoteiktības principam, fiziskā vakuumā pastāvīgi „dzimst” un „zūd” virtuālas daļiņas: notiek tā saucamo nulles svārstību kustība. Dažās konkrētās lauka teorijās vakuums ir apveltīts ar netriviālām, tipoloģiskām īpašībām, u.c., tāpat teorijā var eksistēt daži atšķirīgi vakuumi, kas atšķiras ar enerģijas blīvumu, utt.

Daži no lauka teorijas pareģojumiem jau ir tikuši veiksmīgi apstiprināti ar eksperimentiem. Piemēram, [[Kazimira efekts]] un atoma līmeņu ''Lembovskija'' nobīde skaidrojas ar [[elektromagnētiskais lauks|elektromagnētiskā lauka]] nulles svārstību fiziskajā vakuumā. Daži citi priekšstati par vakuumu bāzējas uz mūsdienu fizikas teorijām. Piemēram, dažu vakuumu stāvokļu (tā saucamo melu vakuumu) eksistence ir viena no [[Lielais sprādziens|Lielā sprādziena]] [[inflācija]]s teorijas galvenajiem pamatiem.

Bet droši vien pati pārskatāmākā no parādībām, kuras nedrīkst izskaidrot, neizmantojot ideju par nulles vakuuma svārstību, ir spontāns izstarojums. Pārsteidzoši, bet pašas parastākās [[kvēlspuldzes]] spontāni nespīdētu, ja vien vakuums nebūtu absolūts tukšums. Svarīgākais ir tas, ka jebkurš objekts (tas nozīmē arī uzlādētais atoms), kas ir novietots absolūti tukšā izplatījumā, pārstāv noslēgtu sistēmu. Bet tā kā tāda sistēma ir stabila laikā, tad izstarojums nenotiktu. Jau no šā vienkāršā spriedelējuma saprotams, ka spontāna izstarojuma paskaidrojums pieprasa sarežģītāka vakuuma modeļa saistīšanu, ar ko klasisks absolūts tukšums.

== Tehniskais vakuums ==
Tiek pielietots parasti pie gāzes, kas aizpilda ierobežotu apjomu. [[Makroskopisks|Makroskopiskos]] apjomos ideāls vakuums ir neaizsniedzams praksē, tā kā pie galīgas temperatūras visi materiāli ir apveltīti ar piesātinātu tvaiku un nenulles blīvumu. Bez tam, daudzi materiāli (tai skaitā resni [[metālisks|metāliski]], stiklaini un citādāki trauki) ielaiž gāzes. Tomēr mikroskopiskos apjomos panākt ideālu vakuumu principā ir iespējams.

Praksē spēcīgi izlādētu gāzi sauc par tehnisko vakuumu. Stingri runājot, tehnisko vakuumu sauc par gāzi traukā vai cauruļvadā ar zemāku spiedienu, nekā apkārtējā atmosfērā. Saskaņā ar citu definīciju, kad molekulas vai gāzes atomi pārstāj sadurties viens ar otru, un gāzes dinamiskās īpašības nomainās pret [[viskozitāte|viskozajām]] īpašībām (pie spiediena aptuveni 1 Torr), kas runā par zema vakuuma sasniegšanu. Parasti zema vakuuma sūknis stāv starp atmosfēras gaisu un augsta vakuuma sūkni, radot iepriekšēju retinājumu, tādēļ zemu vakuumu bieži dēvē par pirmējo vakuumu. Pie tālākas spiediena pazemināšanās kamerā, palielinās gāzes molekulu brīvā noskrējiena vidējais garums „l”. Pie „l”>> „d”, kur d — kameras izmēri, gāzes molekulas jau nevis saduras viens ar otru, bet gan brīvi pārvietojas no sieniņas līdz sieniņai, šajā gadījumā runā par augstu vakuumu (10<sup>−5</sup> Torr). Īpaši augsts vakuums atbilst spiedienam 10<sup>−9</sup> Torr un zemāk. Salīdzinājumam, spiediens kosmosā dažas kārtas zemāk, tālākā kosmosā pavisam var sasniegt 10<sup>−30</sup> Torr un zemāk.

Augsts vakuums dažu [[kristāls|kristālu]] mikroskopiskajās porās tiek sasniegts pie atmosfēras spiediena, kas ir saistīts tieši ar gāzes brīvā noskrējiena garumu.

Aparāti, kas ir izmantojami vakuuma sasniegšanai un atbalstam, dēvējas par vakuuma sūkņiem. Gāzes un nepieciešamās vakuuma pakāpes radīšanas pārņemšanai tiek izmantoti „saņēmēji”. Plašāku terminu vakuuma tehnika iekļauj dažādus aparātus — mērījumiem un vakuuma kontrolei, manipulēšanai ar priekšmetiem un tehnoloģisku operāciju iegrāmatošanai vakuuma kamerā, utt.

Ir vērts atzīmēt, ka pat ideālā vakuumā pie galīgas temperatūras vienmēr pastāv kāds siltuma izstarojums ([[fotonu gāze]]). Tādējādi, ķermenis, kas ir novietots ideālā vakuumā, agri vai vēlu būs [[termodinamiskais līdzsvars|siltuma līdzsvarā]] ar vakuuma kameras sieniņām uz apmaiņas rēķina ar siltuma [[fotoni]]em

== Mērīšana ==

Vakuumu mēra spiediena vienībās. Spiediens [[Starptautiskā mērvienību sistēma|SI]] vienībās ir [[paskāls]] (simbols Pa), bet vakuumu parasti mēra torros (simbols Torr), tā nosaukts par godu [[Evandželista Toričelli|Toričelli]], viens no pirmajiem [[Itālija|itāļu]] fiziķiem (1608—1647). Tors ir vienāds ar [[dzīvsudrabs|dzīvsudraba]] [[milimetrs|milimetra]] (mm Hg) aizvietojumu, [[manometrs|manometrā]] 1 Torr ir vienāds ar 133.3223684 [[paskāli]]em virs absolūtās nulles spiediena. Vakuums bieži ir mērīts arī [[barometrs|barometra]] skalā izmantojot inHg vai atmosfēras spiediena [[procenti|procentos]], [[bāri|bāros]], [[atmosfēras|atmosfērās]]. Zemu vakuumu parasti mēra [[colla|collās]] no dzīvsudraba (inHg), milimetros no dzīvsudraba (mm Hg), vai [[kilopaskāli|kilopaskālos]] (kPa) zem atmosfēras spiediena. „Zem atmosfēras” nozīmē, ka absolūtais spiediens ir vienāds ar esošais atmosfēras spiediens (piemēram, 29.92 inHg) [[mīnus]] vakuuma spiediens, tais pašās vienībās. Tāpēc vakuums no 26 inHg ir vienāds ar absolūto spiedienu no 4 inHg (29.92 inHg — 26 inHg).

[[Attēls:McLeod gauge.jpg|thumb|Makleoda [[stikls|stikla]] mērinstruments, piepildīts ar dzīvsudrabu]]
Lai izmērītu spiedienu vakuumā tiek izmantotas daudzas ierīces, parādod kāds vakuums ir vajadzīgs.<ref>{{Grāmatas atsauce | first=Moore | last=John H. | coauthors=Christopher Davis, Michael A. Coplan and Sandra Greer | title=Building Scientific Apparatus | publisher=Westview Press | location=Boulder, CO | year=2002 | id={{ISBN|0-8133-4007-1}}}}</ref>

'''[[hidrostatisks|Hidrostatiskie]]''' mērinstrumenti (tādi kā dzīvsudraba stabiņu manometrs) sastāv no [[caurules]], kurā ir vertikāli šķidruma stabiņi, kuru beigas ir atklātas dažādiem spiedieniem. Stabiņš nokrītas vai paaugstinās līdzko izmainās spiediena [[mehāniskais līdzsvars|līdzsvars]] starp abām caurules izejām. Vienkāršākais caurules dizains ir U veida caurule ar slēgtām beigām, kuras viena puse ir pievienota interesējošajam reģionam. Var tikt izmantots jebkurš šķidrums, bet visieteicamākais ir dzīvsudrabs, jo tam ir augsts blīvums un zems [[iztvaikošanas spiediens]]. Vienkāršie [[hidrostatiskie mērinstrumenti]] var izmērīt spiedienu rādiusā no 1 Torr (100 Pa) līdz augstajām atmosfērām. Sbarīga variācija ir McLeoda mērinstruments, kurš izolē pazīstamās vakuuma daļas un saspiež tās vairākās vairāku veidu šķidrās kolonās. [[McLeods|McLeoda]] mērinstruments var izmērīt vakuumu augstumā 10−6 Torr (0.1 mPa), kas ir mazākais spiediena mērījums, kas ir iespējams ar pašreizējajām tehnoloģijām. Citi mērinstrumenti var izmērīt mazāku spiedienu, bet tikai aptuveni ar mērījumiem no citām spiediena-kontroles īpašībām. Šiem netiešajiem mērījumiem jābūt [[kalibrēt]]iem ar tiešiem mērījumiem, visbiežāk ar McLeoda mērinstrumentu.<ref name=measure>{{Grāmatas atsauce | first=Thomas G. | last=Beckwith | coauthors=Roy D. Marangoni and John H. Lienhard V | year=1993 | title=Mechanical Measurements | url=https://archive.org/details/mechanicalmeasur0000beck_z7l1 | edition=Fifth Edition | publisher=Addison-Wesley | location=Reading, MA | id={{ISBN|0-201-56947-7}} | pages=[https://archive.org/details/mechanicalmeasur0000beck_z7l1/page/591 591]-595 | chapter=Measurement of Low Pressures}}</ref>

'''[[mehānisks|Mehāniski]]''' vai '''[[elastīgs|elastīgi]]''' mērinstrumenti ir atkarīgi no [[Burdona caurule]]s, [[diafragma]]s, vai [[kapsula]]s, parasti gatavotas no [[metāls|metāla]], kurš maina [[forma|formu]] [[spiediens|spiediena]] skartajā apgabalā. Šīs idejas variācija ir [[elektriskā kapacitāte|kapacitātes]] [[manometrs]], kurā diafragma veido daļu [[kondensators|kondensatora]]. Izmaiņas spiedienā noved pie diafragmas izliekšanās, kā rezultātā mainās kapacitāte. Šie mērinstrumenti ir efektīvi no 10<sup>−3</sup> torr līdz 10<sup>−4</sup> torr.

'''[[Siltuma vadītspēja]]s''' mērinstrumenti paļaujas uz faktu, ka gāzes spēja vadīt siltumu samazinās līdz ar spiedienu. Šāda veida mērinstrumentos, [[kvēldiegs]] tiek sakarsēts caur to plūstot [[strāva]]i. [[Termoelements]] vai [[Pretestības Temperatūras Detektors]] ([[RTD]]) var pēc tam tikt izmantots, lai izmērītu kvēldiega [[temperatūra|temperatūru]]. Šī temperatūra ir atkarīga no lieluma, kurā kvēldiegs zaudē siltumu līdz apkārtējās gāzes siltumam, un tādēļ arī no siltuma vadītspējas. Pieņemamākais variants ir [[Pirani]] mērinstruments, kur izmanto vienu [[platīns|platīna]] kvēldiegu gan kā sakarsēto elementu, gan kā RTD. Šie mērinstrumenti ir precīzi no 10 torr līdz 10<sup>−3</sup> torr, bet tie ir jūtīgi pret ķīmiskiem maisījumiem ar ko gāzes var būt sajaukušās.

'''[[jons|Jonu]]''' mērinstrumenti tiek izmantoti sevišķi augstā vakuumā. Tie iedalās divos tipos: karsta [[katods|katoda]] un [[auksts|auksta]] katoda. Karstā katoda versijā elektrisks uzkarsēts kvēldiegs izraisa [[elektronu staru kūlis|elektronu staru kūli]]. [[elektrons|Elektroni]] ceļo caur mērinstrumentu un jonizē [[gāze]]s [[molekula]]s apkārt tam. Rezultātā [[jons|joni]] tiek savākti uz negatīva [[elektrods|elektroda]]. [[Strāva]] ir atkarīga no jonu skaita, kurš ir atkarīgs no spiediena mērā. Karstā katoda mērinstrumenti ir piemēroti no 10<sup>−3</sup> torr līdz 10<sup>−10</sup> torr. Princips aukstā katoda versijai ir tāds pats, izņemot tas, ka elektroni tiek radīti [[augstspriegums|augstsprieguma]] elektriskas izlādēšanās rezultātā. Aukstā katoda mērinstrumenti ir piemēroti no 10<sup>−2</sup> torr līdz 10<sup>−9</sup> torr. Jonizēto mērinstrumentu kalibrēšana ir ļoti jūtīga pret [[ģeometrija]]s [[konstruēšana|konstruēšanu]], gāzes [[ķīmiskais sastāvs|ķīmisko sastāvu]] sajaukšanos, [[korozija|koroziju]] un virsmas nogulsnēm. To kalibrēšana var būt neiespējama dēļ [[radioaktivizēšana]]s [[atmosfēra]]s [[spiediens|spiedienā]] vai zemajā vakuumā. Gāžu sastāvs augstā vakuumā parasti būs neparedzams, tāpēc [[masa]]s [[spektometrs|spektrometram]] vajag būt izmantotam savienojumā ar jonizēto mērinstrumentu, lai nodrošinātu precīzus mērījumus.<ref>{{Enciklopēdijas atsauce | editor=Robert M. Besançon | title=The Encyclopedia of Physics | edition=3rd edition | year=1990 | publisher=Van Nostrand Reinhold, New York | id = {{ISBN|0-442-00522-9}} | pages = pp. 1278-1284 | article=Vacuum Techniques}}</ref>

== Īpašības ==
Līdzko vakuums pietuvojas pilnībai, dažas kosmosa īpašības pietuvojas nenulles stāvoklim. Ideāls stāvoklis, kas varētu tikt sasniegts ideālā vakuumā, tiek saukts par brīvā izplatījuma konstanti. Dažas parastās sakarības ir šādas:

* [[Gaismas ātrums]] ''c'' tuvojas gaismas ātrumam vakuumā ''c''<sub>0</sub> <math> \  \overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=}\ </math> 299,792,458 m/s, bet vienmēr ir lēnāks.
* [[Laušanas koeficients]] ''n'' tuvojas 1, bet vienmēr ir par to lielāks.
* Elektriskā ''Permittivity'' (ε) tuvojas [[Elektriskā konstante|elektriskajai konstantei]] ε<sub>0</sub> ≈ 8,8541878176x10<sup>−12</sup>, [[faradi]] uz [[metri]]em (F/m).
* [[Elektromagnētisms]] (μ) tuvojas [[Magnētiskā konstante|magnētiskajai konstantei]] μ<sub>0</sub> <math>\  \overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=}\  </math> 4π×10<sup>−7</sup> N/A<sup>2</sup>.
* Raksturīgā pilnā [[īpatnējā pretestība|pretestība]] (<big>η</big>) tuvojas raksturīgajai vakuuma pilnajai pretestībai ''Z''<sub>0</sub> ≈ 376,73 Ω.

== Atsauces ==
{{atsauces}}

== Ārējās saites ==
{{sisterlinks-inline}}
{{Enciklopēdiju ārējās saites}}

{{autoritatīvā vadība}}

[[Kategorija:Jēdzieni fizikā]]
[[Kategorija:Gāzes]]
[[Kategorija:Tehnika]]