Vueit
Lo vuege (var. boeide, viude, voeide, void, voit, vud, vuèg, vueit, vuide, vuit) correspònd en fisica a l'abséncia de tota matèria. Es un estat teoric que s'obsèrva pas dins la realitat car la concentracion de particulas elementàrias es totjorn superiora a zèro dins totei lei regions de l'Univèrs, compres dins lei regions intergalacticas. Ansin, lo tèrme vuege s'aplica tanben a totei leis ambients fisics caracterizats per una pression inferiora a la pression atmosferica.

La nocion de vuege es anciana e son existéncia foguèt demostrada tre l'Antiquitat per lei Romans. Pasmens, en causa de la manca de conoissenças, l'existéncia dau vuege demorèt contestada per fòrça figuras intellectualas. Ansin, a la fin dau sègle XVII, lei trabalhs de Isaac Newton menèron a l'acceptacion de l'existéncia de l'etèr per la comunautat scientifica. Lo vuege « modèrne » es donc un concèpte relativament recent dins l'istòria dei sciéncias. Uei, es devesit en tres definicions adaptadas a la teoria de la relativitat, a la mecanica quantica e ai mecanismes de propagacion dei radiacions electromagneticas. De mai, lei vueges creats per l'òme son l'objècte d'una classificacion particulara segon lor nivèu.

Istòria

Lei controvèrsias anticas e medievalas

Lo vuege deis atomistas 

Lei teorias pus ancianas conegudas sus l'existéncia possibla dau vuege son l'òbra dei filosòfs grècs de l'escòla deis « atomistas » fondada per Leucip (v. 460-370 avC). Aquò èra una consequéncia logica de l'existéncia deis atòms : se la matèria èra compausada de particulas elementàrias insecablas, l'idèa d'un espaci vuege èra necessària per permetre lor evolucion. Sei discípols desvolopèron son idèa. Democrit d'Abdèra (460-370 avC) imaginèt un Univèrs d'una talha infinida constituit d'espaci vuege emplit per de particulas solidas e indivisiblas en movement. Puei, a la fin dau sègle IV avC, l'atomisme foguèt integrat dins la pensada epicuriana, principalament per Epicur (341-270 avC) e Lucrèci (94-55 avC). Un exemple dei concepcions d'aqueu movement es presentat dins lo poèma De rerum natura escrich per Lucrèci vèrs 70 avC.

La refutacion aristoteliciana dau vuege 

Lo concèpte de vuege prepausat per leis atomistas foguèt pas acceptat per l'ensemble dei filosòfs grècs. Zenon d'Elèa (v. 490-430 avC) metèt en dobte aquela idèas dins sei paradòxas. Empèdocles (v. 490-430 avC) s'i opausèt egalament en supausant que lo « tot es plen ». Sedusenta per leis empiristas dau periòde, aquela concepcion foguèt a l'origina de l'idèa de l’horror vacui desvolopada per Aristòtel (388-322 avC). La refutacion de l'existéncia dau vuege dau fondator dau Licèu aguèt una influéncia fòrça importanta durant l'Antiquitat e l'Edat Mejana.

Sa demonstracion es presentada dins lei capitóls 8 e 9 dau Libre IV de la Fisica. Segon eu, tot còrs pesant que tomba a una velocitat fixa qu'es determinada per la natura. Per la modificar, es necessari de li opausar una resisténcia ò una fòrça violenta. D'un biais erronèu, pensava alora qu'un objècte dètz còps pus pesucs qu'un autre aviá una velocitat de casuda dètz còps superiora. En parallèl, en observant la resisténcia exercida per un fluid au movement d'un mobil, Aristòtel postulèt que la velocitat dins l'aire a respècte de la velocitat dins l'aiga èran dins un rapòrt invèrs a aqueu de lor densitat. Ansin, se l'aiga es dètz còps pus dens que l'aire, un meteis objècte tombarà dins l'aire dètz còps pus rapidament que dins l'aiga. Òr, coma la densitat dau vuege es nulla, lo movement de l'objècte dins aqueu mitan seriá instantanèu, çò qu'es impossible.

En causa de l'influéncia de la pensada aristoteliciana, aquela demonstracion de l'inexisténcia dau vuege demorèt gaire contestada durant mai de quinze sègles dins leis espacis crestians e musulmans.

Leis experiéncias anticas sus lo vuege 

En despiech de l'afiermacion de l'inexisténcia dau vuege per Aristòtel e plusors filosòfs importants de l'Antiquitat, leis engenhaires grècoromans desvolopèron plusors aplicacions dau vuege. Tre lo sègle III avC, Ctesibios (284-211 avC) descurbiguèt lo piston en estudiant la concepcion d'un òrgue idraulic. Vèrs la meteissa epòca, Filon de Bizància (v. 280-220 avC) depintèt plusors sistèmas de pompas e, pus tard, Vitruvi (v. 80-15 avC) e Eron d'Alexàndria (sègle I apC) completèron aqueu trabalh. Puei, durant lo periòde roman, leis engenhaires, sovent pauc interessats per la teoria, utilizèron divèrsei sistèmas de pompatge per eliminar l'aiga presenta dins lei galariás minieras.

La querèla dau vuege a la Renaissença 

A la Renaissença, d'experiéncias sus lo vuege, inspiradas per lei pompas romanas, foguèron menadas per Evangelista Torricelli (1608-1647), Gasparo Berti (1600-1643), Marin Mersenne (1588-1648) ò Blasi Pascal (1662-1663). Permetèron de demonstrar l'existéncia dau vuege e d'explicar lo foncionament dei pompas dau periòde. Pasmens, aquò entraïnèt en realitat lo començament d'una lònga querèla entre partisans e adversaris de l'existéncia dau vuege. D'efiech, René Descartes (1596-1650), ostil a l'idèa dau vuege, introduguèt la nocion de materia subtilis, un compausat subtiu e imperceptible que permetiá d'explicar lei fenomèns observats sensa utilizar lo concèpte de vuege. Leis intellectuaus pròches de l'aristotelisme, coma Thomas Hobbes (1588-1679), s'opausèron tanben a l'existéncia dau vuege. Ansin, en causa de l'influéncia d'Aristòtel e de Descartes, la question dau vuege venguèt un subjècte sensible dins leis acadèmias.

En 1654, Otto von Guericke (1602-1686) fabriquèt la premiera pompa capabla de crear un vuege artificiau. L'experiéncia publica deis emisfèris de Magdeborg li permetèt de demostrar l'existéncia de la pression atmosferica. Per aquò, aspirèt l'aire contengut dins una esfèra metallica de 40 cm. Puei, utilizèt de cavaus per separar lei dos emisfèris que formavan l'esfèra. Durant lo premier assai, lo 8 de mai de 1654, realizat en preséncia de l'emperaire Ferdinand III, 15 cavaus poguèron pas separar lei dos emisfèris. Pasmens, en causa dau desvolopament de l'idèa d'etèr, l'existéncia dau vuege foguèt pas una conclusion deis experiéncias de Guericke.

Lo periòde de l'etèr

L'etèr gravitacionau 

La publicacion de sei trabalhs sus la gravitacion per Isaac Newton (1643-1727) marquèt una revolucion dins lei sciéncias. Pasmens, Newton èra gaire content de la transmission instantanèa de la fòrça dins lo vuege. Ansin, adoptèt l'idèa de la materia subtilis, venguda l'etèr. Segon eu, aquela matèria emplissiá l'Univèrs e permetiá la transmission deis efiechs. De consideracions teologicas foguèron a l'origina d'aquela adopcion. Per Newton, aquò aviá l'avantatge d'explicar la transmission de la volontat divina. Pus tard, lo mantenement de l'etèr foguèt necessari, dins lo quadre de la mecanica classica, per dispausar d'un referenciau absolut en fisica.

L'etèr luminifèr e l'etèr de Maxwell 

A partir dau sègle XVII, un important debat se debanèt per determinar la natura ondulatòria ò corpusculària de la lutz. Lòng e complèx, veguèt pauc a pauc l'adopcion dau modèl de la lutz ondulatòria. Òr, segon lei conoissenças dau periòde, la propagacion d'una onda necessitava un mitan per se propagar. L'etèr trobèt ansin una segonda confiermacion de son existéncia ais uelhs dei fisicians. De mai, l'estudi dei fenomèns luminós permetèt de desvolopar de modèls diferents d'etèr. Per exemple, l'etèr « luminifèr » aviá un comportament rigid a respècte deis ondas electromagneticas, çò que permetèt sa transmission, mai opausava ges de resisténcia au movement deis objèctes materiaus.

Durant la segonda mitat dau sègle XIX, lo desvolopament de l'electromagnetisme entraïnèt la formulacion de modèls novèus integrant lei descubèrtas dins lei domenis dau magnetisme e de l'electricitat. Ansin, James Clerk Maxwell (1831-1879) prepausèt un modèl d'etèr capable de sostenir la formacion dei linhas de camp de sa teoria sus l'electromagnetisme. Segon eu, l'etèr presentava d'analogias importantas amb lo corrent electric. Vèrs la fin dau sègle, la descubèrta de similituds creissentas entre la lutz e leis autreis ondas electromagneticas permetèt finalament de considerar una unificacion dei modèls diferents. Pasmens, lo refús d'acceptar la natura corpusculària de la lutz empachèt de trobar una teoria eficaça en despiech deis esfòrç menats per Heinrich Hertz (1857-1894).

Lei concepcions modèrnas

L'inexisténcia de l'etèr 

Entre 1881 e 1887, Albert A. Michelson (1852-1931) e Edward Morley (1838-1923) menèron d'experiéncias d'optica destinadas a demostrar l'existéncia de l'etèr « luminifèr ». Son objectiu èra de mesurar la diferéncia de velocitat de la lutz entre doas direccions perpendicualas a dos periòdes separats de sièis mes. Pasmens, maugrat plusors assais e l'integracion sistematica de totei lei progrès tecnics permetent de melhorar la precision deis aparelhs utilizats, trobèron totjorn una diferéncia nulla.

Leis dos autors de l'experiéncia concluguèron inicialament que l'efiech cercat èra inferior a la precision de lor interferomètre. Pasmens, segon lei conoissenças dau periòde, la diferéncia esperada èra quatre còps superiora a la precision dau dispositiu. Ansin, a la fin dau sègle XIX, l'idèa d'una velocitat de la lutz constanta foguèt pauc a pauc acceptada per una partida de la comunautat scientifica. Coma l'etèr èra estat premier imaginat per servir de referenciau absolut en fisica, son existéncia foguèt tanben lentament contestada.

Lo vuege dins la relativitat 

La pròva definitiva de l'existéncia dau vuege foguèt portada per leis experiéncias de demonstracion de la validitat de la teoria de la relativitat generala d'Albert Einstein (1879-1955). D'efiech, dins la formulacion de la relativitat entre 1905 e 1915, Einstein suprimiguèt l'etèr. Ansin, dempuei leis ans 1920, la màger part dei fisicians accèptan l'existéncia dau vuege que foguèt, durant la segonda mitat dau sègle XX, integrada au modèl estandard de la cosmologia. Lo desvolopament de la fisica relativista permetèt tanben de donar una definicion scientifica dau vuege : es una region de l'espaci-temps onte lo tensor energia-impulsion es nul.

Dins aquò, se fau nòtar lo revirament d'Einstein sus la question de l'etèr. Tre leis ans 1920, metèt en dobte l'existéncia d'un espaci fisic sensa matèria fisica. En plaça, tornèt avançar l'idèa de l'existéncia d'una mena d'etèr emplissent l'espaci. Aqueu cambiament illustra lei contradiccions que travèrsan la comunautat scientifica sus lo subjècte dempuei l'aparicion de la sciéncia modèrna. Pasmens, lei dobtes d'Einstein menèron pas a una restauracion de l'etèr, especialament après la mesa en plaça dau modèl dau Big Bang que permet d'explicar lo vuege actuau de l'Univèrs.

La vuege en mecanica quantica 

Dins lo corrent dau sègle XX, la mecanica quantica a acceptat l'existéncia dau vuege. Per ela, correspònd a l'estat d'energia minimala de la teoria. Pasmens, pòu èsser lo luòc de fenomèns espontanèus de materializacion de particulas e de sei antiparticulas associadas. Aquelei particulas s'anequelisson quasi immediatament après sa creacion. Per aquela rason, son dichas « particulas virtualas ». Aquelei fluctuacions quanticas son una consequéncia dirècta dau principi d'incertitud que considèra qu'es pas possible d'establir, amb una certitud absoluda, la valor precisa de l'energia. Dins aqueu quadre, es alora possible de definir una energia dau vuege qu'es un aspècte important de la cosmologia modèrna, acceptat per la màger part de la comunautat scientifica.

Proprietats dau vuege

Lo vuege « perfècte » 

Lo vuege « perfècte » (ò vuege « classic ») es un modèl de vuege utilizat dins lei descripcions de l'electromagnetisme. Correspònd a la vision dau vuege eissit de l'inexisténcia de l'etèr au començament dau sègle XX. A lei proprietats seguentas :
 leis ondas electromagneticas i viatjan, en l'abséncia d'obstacles, a la velocitat de la lutz c = ,458 m/s.
 lo principi de superposicion es totjorn verificat. Per exemple, lo potenciau electric engendrat per doas cargas es egau a l'addicion dei potenciaus congreats per cada carga considerada d'un biais isolat. La valor dau camp electric a l'entorn d'aquelei cargas es trobada en calculant la soma vectoriala dei dos camps electrics de cada carga.
 la permittivitat e la permeabilitat dau vuege son exactament egalas ais constantas electricas ε0 e µ0.
 l'impedància caracteristica η dau vuege es egala a l'impedància de l'espaci liure Z0 (aperaquí 376,73 Ω).

Lo vuege quantic 

En mecanica quantica, lo vuege es definit coma l'estat que correspònd au pus feble nivèu d'energia possible. Pasmens, cada teoria quantica majora a la sieuna definicion practica. L'electrodinamica quantica utiliza lo « vuege EDQ » qu'es un estat sensa particulas de matèria e sensa fotons. Impossible de crear experimentalament amb le tecnologias actualas, es utilizat coma modèls dins fòrça experiéncia. La cromodinamica quantica tèn un autre modèl de vuege, lo « vuege CDQ », qu'es un estat caracterizat per l'existéncia de condensats non nuls coma lo condensat de gluons ò lo condensat de quarks.

Dins lo vuege EDQ, lei camps electrics e magnetics an de valors mejanas nullas mai de variàncias non nullas. Aqueu fenomèn es a l'origina de l'aparicion dei fluctuacions dau vuege car permet la creacion de pareus particula-antiparticula que son immediatament anequelidas. Dichas « virtualas » en causa de sa durada de vida fòrça brèva, aquelei particulas engendran una activitat energetica que correspònd a l'energia dau vuege. Aquelei fluctuacions son un fenomèn omnipresent de la teoria quantica dei camps e d'experiéncias, coma l'escart de Lamb, an permés d'observar de fenomèns prevists per aquela teoria.

Efiechs sus la santat 

Leis animaus e leis èssers umans plaçats dins lo vuege pèrdon consciéncia après quauquei segondas. Pòdon morir en causa d'una manca d'oxigèn en quauquei minutas. Pasmens, au contrari d'un crèire frequent dins la cultura populara, lei simptòmas d'aqueu decès son pas espectaclós. D'efiech, lei teissuts organics que compausan l'organisme son pron elastics e resistents per mantenir una pression intèrna sufisenta per empachar l'ebullicion de son aiga. En revènge, son pas capables d'empedir la formacion de bofigas de gas dins lei vaissèus sanguins. Ansin, segon d'experiéncias menadas sus d'animaus dins leis ans 1960, una exposicion au vuege de quauquei desenaus de segondas (fins a 90 s dins leis assais) laissa ges de sequèla a un mamifèr. En delà, la mòrt es quasi sistematica en causa dei complicacions entraïnadas per la preséncia de gas dins lo sistèma circulatòri.

Per aquelei rasons, lei personas que trabalhan dins lo vuege dèvon portar de combinasons especialas. En particular, es lo cas deis astronautas que son susceptibles d'intervenir dins de vueges fòrça avançats coma la superficia de la Luna. Per aquò, dispausan de plusors tengudas. La pus coneguda es l'escafandre que permet d'assegurar l'estanqueïtat entre l'interior de la combinason espaciala e lo mitan exterior. Pòrtan tanben un vèstit elastic capable de comprimir l'organisme en cas de pèrda d'aire. Aquela tenguda permet alora d'empachar l'aparicion de bofigas de gas dins lo sang fins a de pressions de l'òrdre de 2 kPa.

Lei plantas presentan una resisténcia superiora ai mamifèrs coma l'an mostrat de tèsts de 30 mn realizats sota una pression de 1,5 kPa. Certaneis organismes extrèmofils, coma lei Tardigrada, pòdon subreviure au vuege espaciau durant plusors setmanas.

Fabricacion e aplicacions dau vuege

Pompa de vuege 

Una pompa de vuege es un tipe de pompa que permet d'extraire l'aire, ò un autre gas, contengut dins una encencha sarrada per i demenir la pression. N'existís plusors modèls diferents que son generalament classats en foncion dau vuege recercat. Lo « vuege industriau » es un vuege de qualitat bassa caracterizat per de pressions anant de 100 Pa a la pression atmosferica. Pòu èsser obtengut amb de pompas de vuege e, sovent, amb de pompas tradicionalas. Leis autrei vueges, en revènge, necessitan la mesa en òbra d'aparelhs especiaus.

Lo vuege primari se situa entre 0,1 e 100 Pa. Existís fòrça tecnologias per l'obtenir coma l'ejector, la trompa d'aiga, la pompa de membrana, la pompa de paleta, la pompa de piston, la pompa de mercuri, la pompa d'anèu liquid, la pompa Roots e la pompa eissucha. Lo vuege segondari se situa entre 10-6 e 0,1 Pa. Dos sistèmas principais permèton son obtencion : lei pompas turbomolecularas que recampan un ensemble fòrça divèrs d'instruments e lei pompas de difusion. Enfin, l'ultravuege se situa entre 10-9 e 10-6 Pa. Es generalament obtengut per de pompas ionicas, de pompas de sublimacion, de pompas criostaticas e de pompa criogenicas. Dins certanei cas, es possible de fabricar un vuege donat en combinant plusors modèls de pompa.

Aplicacions 

Lo vuege es utilizat dins l'industria miniera dempuei l'Antiquitat per assegurar lo pompatge de l'aiga, aplicacion qu'existís totjorn dins fòrça minas dau mond modèrne. Pasmens, leis usatges dau vuege se son subretot multiplicats dempuei la Revolucion Industriala car lo besonh de pressions bassas es present dins un nombre important de sectors tecnics. Uei, lei tecnologias dau vuege son frequentas dins la fabricacion de semiconductors, dins l'industria nucleara, dins l'aerospaciala, dins la quimia dei materiaus (fabricacion de veires, de materiaus composits, tractaments de superficia...), dins l'industria quimica (destillacion sota una pression demenida, realizacion de certanei reaccions quimicas...), dins la fabricacion d'instruments scientificas (espectromètres, accelerators de particulas, filtres optics...), dins l'esclairatge (ampolas), dins la fabricacion de cellulas fotovoltaïcas, dins la construccion, dins la manutencion de cargas pesucas (ventosa) ò dins l'industria agroalimentària (liofilizacion, embalatge alimentari...).

Qualitats e exemples de vuege

Annèxas

Liames intèrnes 

 Aristòtel.
 Democrit.
 Descartes (René).
 Einstein (Albert).
 Emisfèris de Magdeborg.
 Empèdocles.
 Energia dau vuege.
 Epicur.
 Espaci.
 Etèr.
 Guericke (Otto von).
 Leucip.
 Lucrèci.
 Matèria.
 Michelson (Albert).
 Morley (Edward).
 Newton (Isaac).
 Pascal (Blasi).
 Pompa de vuege.
 Pression.
 Torricelli (Evangelista).
 Univèrs.
 Vuege perfècte.
 Vuege quantic.

Bibliografia 

 (en) C.M. Van Atta, Vacuum Science and Engineering, McGraw-Hill, 1965.
 (fr) Françoise Balibar, Einstein 1905. De l'éther aux quanta, PUF, 1992.
 (en) Luciano Boi, The Quantum Vacuum: A Scientific and Philosophical Concept, from Electrodynamics to String Theory and the Geometry of the Microscopic World, Johns Hopkins University Press, 2011. 
 (fr) Jean Bollack, Empédocle, Éditions de Minuit, 1965.
 (de) Frank Close, Das Nichts verstehen. Die Suche nach dem Vakuum und die Entwicklung der Quantenphysik, Spektrum Akademischer Verlag, 2009.
 (en) Henning Genz, Nothingness: The Science Of Empty Space, Da Capo Press, 2001.
 (fr) Bertrand Gille (dir.), Histoire des techniques, Gallimard, 1978.
 (en) Karl Jousten (trad. Benjamin Nakhosteen), Handbook of Vacuum Technology, John Wiley & Sons, 2016.
 (fr) Dominique Lecourt e Thomas Bourgeois, Dictionnaire d'histoire et philosophie des sciences, Presses universitaires de France - PUF, 2006.
 (fr) Paul Nizan, Les Matérialistes de l'Antiquité, Maspero, 1965.
 (fr) Guy Rommel, Notions de base en technique du vide, SFV (Société française du vide), 1995.
 (fr) Heinz Wismann, Les Avatars du vide. Démocrite et les fondements de l'atomisme, Hermann, 2010.
 (de) Max Wutz, Hermann Adam, Wilhelm Walcher e Karl Jousten, Handbuch Vakuumtechnik. Theorie und Praxis, Vieweg, 2000.

Nòtas e referéncias 

Fisica