El vacío (del latín vacīvus) es la ausencia total de materia en un determinado espacio o lugar, o la falta de contenido en el interior de un recipiente. Por extensión, se denomina también vacío a la condición de una región donde la densidad de partículas es muy baja, como por ejemplo el espacio interestelar; o la de una cavidad cerrada donde la presión del aire u otros gases es menor que la atmosférica.
Puede existir naturalmente o ser provocado en forma artificial, puede ser para usos tecnológicos o científicos, o en la vida diaria. Se aprovecha en diversas industrias, como la alimentaria, la automovilística o la farmacéutica.
La calidad de un vacío parcial se refiere a lo mucho que se aproxima a un vacío perfecto. En igualdad de condiciones, una menor presión del gas significa un vacío de mayor calidad. Por ejemplo, una aspiradora típica produce suficiente succión para reducir la presión del aire en un 20% aproximadamente. Hay que tener en cuenta que 1 pulgada de agua es ≈0,0025 atm. Pero son posibles los vacíos de mayor calidad. Las cámaras de ultravacío, comunes en química, física e ingeniería, operan por debajo de una billonésima (10-12) de la presión atmosférica (100 nPa), y pueden alcanzar unas 100 partículas/cm3. El espacio exterior es un vacío de calidad aún mayor, con el equivalente a solo unos pocos átomos de hidrógeno por metro cúbico de media en el espacio intergaláctico. Esta fuente estima una densidad de 7 con e=-29 y u=g/cm3 para el Grupo Local. Una unidad de masa atómica es 1,66 con e=-24 y u=g, para aproximadamente 40 átomos por metro cúbico.
El vacío ha sido un tema frecuente de debate filosófico desde la antigua Grecia, pero no se estudió empíricamente hasta el . Evangelista Torricelli produjo el primer vacío de laboratorio en 1643, y se desarrollaron otras técnicas experimentales como resultado de sus teorías sobre la presión atmosférica. Un vacío torricelliano se crea llenando un recipiente de cristal alto cerrado por un extremo con mercurio, y luego invirtiéndolo en un cuenco para contener el mercurio (véase más abajo).Cómo hacer un tubo Geissler experimental, Popular Science mensual, febrero de 1919, página sin numerar. Bonnier Corporation
El vacío se convirtió en una valiosa herramienta industrial en el con la introducción de las bombillas incandescentes y los tubos de vacío, y desde entonces existe una amplia gama de tecnologías de vacío. El desarrollo de los vuelos espaciales tripulados ha suscitado el interés por el impacto del vacío en la salud humana y en las formas de vida en general. thumb|300px|right|Una gran cámara de vacío
Definición del vacío
De acuerdo con la definición de la «Sociedad Estadounidense del Vacío» o AVS (1958), el término se refiere a cierto espacio lleno con gases a una presión total menor que la presión atmosférica, por lo que el grado de vacío se incrementa en relación directa con la disminución de presión del gas residual. Esto significa que cuanto más se disminuya la presión, mayor vacío se obtendrá, lo que permite clasificar el grado de vacío en correspondencia con intervalos de presiones cada vez menores. Cada intervalo tiene características propias.
Etimología La palabra vacío proviene del latín «un espacio vacío, nulo», uso sustantivo del neutro de vacuus, que significa "vacío", relacionado con vacare, que significa "estar vacío".
Vacuum es una de las pocas palabras del idioma inglés que contiene dos letras consecutivas u.
Interpretación histórica Históricamente, se ha discutido mucho sobre si puede existir el vacío. Los antiguos filósofos griegos debatió la existencia del vacío, o de la nada, en el contexto del atomismo, que postulaba el vacío y el átomo como elementos explicativos fundamentales de la física. Siguiendo a Platón, incluso el concepto abstracto de un vacío sin rasgos se enfrentaba a un considerable escepticismo: no podía ser aprehendido por los sentidos, no podía, por sí mismo, proporcionar un poder explicativo adicional más allá del volumen físico con el que era conmensurado y, por definición, no era literalmente nada en absoluto, que no podía decirse que existiera. Aristóteles creía que ningún vacío podía producirse de forma natural, porque el continuo material más denso que lo rodeaba llenaría inmediatamente cualquier rareza incipiente que pudiera dar lugar a un vacío.
En su Física, libro IV, Aristóteles ofreció numerosos argumentos contra el vacío: por ejemplo, que el movimiento a través de un medio que no ofrecía ningún impedimento podía continuar ad infinitum, no habiendo ninguna razón para que algo llegara a descansar en algún lugar en particular. Aunque Lucrecio defendió la existencia del vacío en el a.C. y Herón de Alejandría intentó sin éxito crear un vacío artificial en el
En el mundo musulmán medieval, el físico y erudito islámico, Al-Farabi (Alfarabio, 872-950), realizó un pequeño experimento relativo a la existencia del vacío, en el que investigó los émbolos de mano en el agua. Llegó a la conclusión de que el volumen del aire puede expandirse para llenar el espacio disponible, y sugirió que el concepto de vacío perfecto era incoherente.Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science, Stanford Encyclopedia of Philosophy Según Nader El-Bizri, el físico Ibn al-Haytham (Alhazen, 965-1039) y los Mu'tazili teólogos no estaban de acuerdo con Aristóteles y Al-Farabi, y apoyaban la existencia de un vacío. Utilizando la geometría y las matemáticas, Ibn al-Haytham demostró que el lugar (al-makan) es el vacío tridimensional imaginado entre las superficies interiores de un cuerpo contenedor. Según Ahmad Dallal, Abū Rayhān al-Bīrūnī también afirma que "no hay evidencia observable que descarte la posibilidad del vacío". La bomba de succión fue descrita por el ingeniero árabe Al-Jazari en el , y posteriormente apareció en Europa a partir del .Donald Routledge Hill, "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, mayo de 1991, pp. 64-69 (cf. Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering )Donald Routledge Hill (1996), A History of Engineering in Classical and Medieval Times, Routledge, pp. 143, 150-152. miniaturadeimagen|Antigua bomba de vacío El escolasticismo europeo, como Roger Bacon, Biagio Pelacani y Walter Burley en los siglos y , se centró en cuestiones relativas al concepto de vacío. Siguiendo finalmente a la física estoica en este caso, los estudiosos del en adelante se apartaron cada vez más de la perspectiva aristotélica en favor de un «vacío sobrenatural» más allá de los confines del propio cosmos, una conclusión ampliamente reconocida por el , que ayudó a segregar las preocupaciones naturales y teológicas.
Casi dos mil años después de Platón, René Descartes también propuso una teoría alternativa del atomismo basada en la geometría, sin la problemática dicotomía de vacío y átomo. Aunque Descartes estaba de acuerdo con la posición contemporánea, de que el vacío no se da en la naturaleza, el éxito de su sistema de sistema de coordenadas homónimo y, más implícitamente, el componente espacial-corporal de su metafísica vendrían a definir la noción filosóficamente moderna de espacio vacío como una extensión cuantificada del volumen. Sin embargo, según la definición antigua, la información direccional y la magnitud eran conceptualmente distintas.
thumb|100px|left|El barómetro de mercurio de Torricelli produjo uno de los primeros vacíos sostenidos en un laboratorio. Los experimentos mentales medievales sobre la idea del vacío consideraban si existía un vacío, aunque solo fuera por un instante, entre dos placas planas cuando se separaban rápidamente. Se discutió mucho sobre si el aire se movía con suficiente rapidez al separar las placas o, como postuló Walter Burley, si un "agente celestial" impedía que se produjera el vacío. La opinión generalizada de que la naturaleza aborrecía el vacío se denominó horror vacui. Incluso se especulaba con que ni siquiera Dios podía crear un vacío si quería y las condenas de 1277 en París del obispo Etienne Tempier, que exigían que no hubiera restricciones a los poderes de Dios, llevaron a la conclusión de que Dios podía crear un vacío si lo deseaba. Jean Buridan informó en el que los equipos de diez caballos no podían tirar de los fuelles abiertos cuando el puerto estaba sellado.
right|thumb|El tubo de Crookes, utilizado para descubrir y estudiar los rayos catódicos, fue una evolución del tubo de Geissler.
En el se produjeron los primeros intentos de cuantificar las mediciones del vacío parcial. El mercurio de Evangelista Torricelli barómetro de 1643 y los experimentos de Blaise Pascal demostraron un vacío parcial.
En 1654, Otto von Guericke inventó la primera bomba de vacíoEncyclopædia Britannica: Otto von Guericke y llevó a cabo su famoso experimento de los hemisferios de Magdeburgo, demostrando que, debido a la presión atmosférica fuera de los hemisferios, los equipos de caballos no podían separar dos hemisferios de los que se había evacuado parcialmente el aire. Robert Boyle mejoró el diseño de Guericke y con la ayuda de Robert Hooke siguió desarrollando la tecnología de las bombas de vacío. A partir de entonces, la investigación sobre el vacío parcial decayó hasta que en 1850 August Toepler inventó la Bomba Toepler y en 1855 cuando Heinrich Geissler inventó la bomba de desplazamiento de mercurio, consiguiendo un vacío parcial de unos 10 Pa (0,1 Torr). Una serie de propiedades eléctricas se hacen observables a este nivel de vacío, lo que renovó el interés por seguir investigando.
Mientras que el espacio exterior proporciona el ejemplo más raro de un vacío parcial natural, originalmente se pensó que los cielos estaban llenos de un material rígido e indestructible llamado aether. Tomando prestado algo del pneuma de la física estoica, el éter llegó a ser considerado como el aire enrarecido del que tomó su nombre. Las primeras teorías sobre la luz postulaban un medio terrestre y celeste ubicuo a través del cual se propagaba la luz. Además, el concepto sirvió de base a las explicaciones de Isaac Newton sobre la refracción y el calor radiante.Robert Hogarth Patterson, Essays in History and Art 10, 1862 Los experimentos del sobre este éter luminífero intentaron detectar un diminuto arrastre en la órbita de la Tierra. Aunque la Tierra se mueve, de hecho, a través de un medio relativamente denso en comparación con el del espacio interestelar, el arrastre es tan minúsculo que no pudo ser detectado. En 1912, el astrónomo Henry Pickering comentó: "Aunque el medio absorbente interestelar puede ser simplemente el éter, [es] característico de un gas, y las moléculas gaseosas libres están ciertamente allí".
Más tarde, en 1930, Paul Dirac propuso un modelo del vacío como un mar infinito de partículas que poseen energía negativa, llamado mar de Dirac. Esta teoría ayudó a refinar las predicciones de su anterior ecuación de Dirac, y predijo con éxito la existencia del positrón, confirmada dos años después. El principio de incertidumbre de Werner Heisenberg, formulado en 1927, predijo un límite fundamental dentro del cual se pueden medir la posición y el momento instantáneos, o la energía y el tiempo. Esto tiene consecuencias de gran alcance sobre el "vacío" del espacio entre las partículas. A finales del se confirmaron las llamadas partículas virtuales que surgen espontáneamente del espacio vacío.
Medición del vacío