L’evolució de la noció de buit ha progressat paral·lelament a l’evolució de les teories de la composició de la matèria i de les interaccions, i a l’avenç de les tecnologies per a la producció del buit. Així, mentre Pascal demostrà al sXVII l’existència del buit mitjançant un baròmetre, la interpretació excessivament mecanicista dels fenòmens ondulatoris féu que al sXIX hom considerés erròniament que les ones electromagnètiques requerien d’un medi material per a propagar-se, l' èter , que havia d’omplir tot l’espai, fins i tot l’espai “buit”. El buit total (el no-res) és un concepte teòric, no experimentable en cap situació física real, ni a l’espai interplanetari, interestel·lar o intergalàctic, ni a l’espai intermolecular. Tanmateix, el sorgiment durant el sXX de la relativitat especial i de la mecànica quàntica i, més exactament, el desenvolupament de les teories quàntiques de camps, ha atorgat al problema teòric del buit una significació ben diferent, per tal com ha esdevingut, paradoxalment, un dels problemes més pregons de la física. En aquest context, el buit és considerat un espai desproveït totalment de partícules reals , o bé, més correctament, com l’estat amb la menor energia possible. Les beceroles d’aquesta idea es remunten a la teoria de Dirac , en la qual el buit era considerat una mar d’electrons d’energia negativa; en rebre suficient energia, d’un fotó per exemple, un electró de la mar adquireix una energia positiva i esdevé observable, tot deixant un forat a la mar, el qual es manifesta com un positró; aquest fenomen és anomenat producció de parelles o materialització de l’energia . En les teories quàntiques de camps, les fluctuacions del buit , és a dir les fluctuacions de la seva energia compatibles amb el principi d'incertesa , es materialitzen en la formació de parelles partícula- antipartícula, parelles que són, però, virtuals per tal com tenen una existència efímera. La formació de parelles partícula-antipartícula indueix fenòmens complexos. Per exemple, la polarització del buit , que és un efecte típic de l’electrodinàmica quàntica, consisteix en la modificació del valor efectiu de la càrrega d’una partícula immergida en el buit per raó de la polarització de les parelles virtuals originades en les fluctuacions del buit; els valors efectius de la càrrega i de la massa de la partícula han d’ésser renormalitzats per tal de tenir en compte les interaccions amb les parelles virtuals. D’altra banda, a prop d’un nucli superpesant ( Z >170), l’intens camp elèctric existent provoca la inestabilitat del buit : poden produir-se parelles electró-positró, no virtuals sinó reals; hom parla aleshores de desintegració del buit , les parelles produïdes evidenciant la recàrrega del buit (pas del buit neutre al buit carregat ). El fet que el buit, que és el sistema físic aparentment més simple, sigui encara un problema no totalment resolt mostra la precisió insubornable que hom pot assolir amb el rigor fi dels moderns models teòrics.
m
Física