Neexistujú, no najlepšie predpovedajú vesmír. Fyzici odhalili tajomnú moc, ktorá hýbe realitou
Vo fyzike sa občas stáva, že najlepším kľúčom k pochopeniu reality sú objekty, ktoré v skutočnosti neexistujú. Virtuálne častice, ktoré v polovici 20. storočia zaviedol legendárny fyzik Richard Feynman, sú toho najlepším príkladom. Hoci ich nikdy priamo nezachytíme žiadnym detektorom, bez nich by sme nedokázali pochopiť, ako sa skutočné častice vo vesmíre správajú. Vďaka nim dokážu fyzici predpovedať výsledky experimentov s presnosťou, aká nemá v dejinách vedy obdobu.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneTento paradox stojí v jadre jednej z najväčších záhad modernej fyziky: Ak matematický nástroj dokáže dokonale predpovedať realitu, nezaslúži si označenie „skutočný“? Téme sa venoval profesor Dipangkar Dutta vo svojom príspevku na webe Science Alert.
Iluzórne častice, ktoré hýbu vesmírom
Skutočné častice, ako elektróny alebo protóny, sú „hrčky energie“, ktoré vieme zachytiť prístrojmi – ich existenciu teda možno overiť experimentálne. Virtuálne častice sú iné. Neexistujú ako trvalé objekty v priestore, sú iba matematickou pomôckou, ktorá umožňuje pochopiť, ako sa skutočné častice navzájom ovplyvňujú.
Feynman prišiel s myšlienkou, že interakcie medzi časticami – napríklad elektromagnetické odpudzovanie medzi elektrónmi – sa dajú elegantne opísať ako výmena efemérnych virtuálnych častíc, napríklad fotónov. Tieto častice nevznikajú a nezanikajú tak, ako sme zvyknutí pri reálnych objektoch, ale krátko „vystúpia“ z prázdneho priestoru a okamžite zmiznú. Kvantová neurčitosť umožňuje, že si na zlomok sekundy „požičajú“ energiu z vákua a sprostredkujú pôsobenie síl.
Virtuálne častice sa preto často zobrazujú v slávnych Feynmanových diagramoch, ktoré vyzerajú ako kreslené schémy časticového ping-pongu. Tieto diagramy dodávajú virtuálnym časticiam istý pocit reality, hoci ide iba o vizuálnu pomôcku pre výpočty.

Presnosť, ktorá vyráža dych
Napriek svojej „neskutočnej“ povahe virtuálne častice umožňujú predpovedať experimentálne výsledky s neuveriteľnou presnosťou. Fyzici dokážu vďaka nim vypočítať napríklad elektromagnetickú interakciu medzi dvoma elektrónmi až na 12 desatinných miest – čo je ako zmerať vzdialenosť medzi severným a južným pólom s presnosťou na hrúbku vlasu.
„Ak dokážeme s takou presnosťou predpovedať, ako sa častice správajú, zdá sa, že tieto virtuálne častice musia skutočne existovať,“ poznamenáva profesor jadrovej fyziky z Mississippi State University.
Dutta a jeho kolegovia nedávno využili koncept virtuálnych fotónov pri meraní veľkosti protónu. Bombardovali atómy vodíka prúdom elektrónov a z reakcií dokázali odvodiť, že elektróny „cítia“ prítomnosť protónu výmenou virtuálnych fotónov. Podobne sa virtuálne častice uplatňujú aj pri výpočte Casimirovho efektu, pri ktorom sa dve kovové doštičky vo vákuu navzájom priťahujú, hoci medzi nimi nie je žiadna hmota.
Virtuálne častice zohrávajú úlohu dokonca aj pri teoretickom fenoméne známeho ako Hawkingovo žiarenie. Na okrajoch čiernych dier sa spontánne objavujú páry virtuálnych častíc; jednu z dvojice vtiahne gravitačné pole čiernej diery, zatiaľ čo druhá unikne, čím čierna diera postupne stráca energiu a „vyparuje sa“.
Fikcia alebo skutočnosť?
Otázka, či sú virtuálne častice len šikovnou ilúziou alebo skutočnými súčasťami vesmíru, rozdeľuje fyzikov už desaťročia. Niektorí zastávajú postoj, ktorý preslávil Feynman: „Jednoducho mlčte a počítajte.“ Podľa nich je dôležité, že výpočty fungujú, bez ohľadu na filozofické otázky o existencii.
Iní vedci sa snažia hľadať alternatívne prístupy, ktoré by umožnili opísať interakcie častíc bez nutnosti používať virtuálne častice. Ak by sa takáto teória osvedčila, virtuálne častice by mohli skončiť ako „éter“ – kedysi považovaný za nevyhnutné médium na šírenie svetla, ktorý však Einsteinova teória relativity úplne vyradila z hry.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Slováci sa chystajú na výnimočnú noc. Zatmenie a Perzeidy spustili nákupný ošiaľ týchto zariadení

Takto sme vesmír ešte nevideli. Pozri si doteraz najdetailnejšiu mapu nočnej oblohy v histórii

Podobný pohľad príde až o 49 rokov. Slovensko už čoskoro zažije výnimočné zatmenie Slnka

Žil ešte pred dinosaurami. Vedci našli 240 miliónov rokov starého predátora, toto ešte nevideli

Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

62-ročný najbohatší Slovák vlastní vzácnu 100-ročnú vilu v Bratislave. Teraz v nej rozbieha biznis známy gigant
PREMIUM5 mladých Slovákov chce zmeniť fungovanie budov. Ukazujú, kde dnes firmám zbytočne unikajú peniaze

Aktivačný príspevok 11 235 eur: Ozbrojené sily lákajú Slovákov na atraktívnu pozíciu

Peniaze na dôchodok nebudú: Na papieri 1 000 eur, reálne len 412 eur. Čo čaká Slovákov?

Mincovňa Kremnica zarobila viac ako 667-tisíc eur. Kontrolóri odhalili recept na ziskovosť štátneho podniku
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
- Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana
- Slováci na nich prerobili už milióny eur. Z diaľničných známok sa stáva drahá pasca na vodičov
- Veľké finále sa odkladá. Netflix v tichosti presúva jeden zo svojich najdrahších seriálov
- Prelom v letectve sa blíži. Batéria s 350 Wh/kg zvládla extrémne bezpečnostné testy a ide do výroby
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana
- Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- Veľké finále sa odkladá. Netflix v tichosti presúva jeden zo svojich najdrahších seriálov
- Fantasy udalosť leta sa skončila, ale chystá sa niečo oveľa lepšie. Toto všetko ešte príde
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- Fantasy udalosť leta sa skončila, ale chystá sa niečo oveľa lepšie. Toto všetko ešte príde
- Veľké finále sa odkladá. Netflix v tichosti presúva jeden zo svojich najdrahších seriálov
- Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
Umelá inteligencia produkuje sofistikovaný podvod. Odborníci varujú pred novou vlnou
Zelená domácnostiam pokračuje, no podmienky stále chýbajú. SIEA prezradila, čo sa zmení
Extrémne sucho zasahuje už 38 % Slovenska. SHMÚ varuje pred kriticky vyschnutou pôdou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

62-ročný najbohatší Slovák vlastní vzácnu 100-ročnú vilu v Bratislave. Teraz v nej rozbieha biznis známy gigant
PREMIUM5 mladých Slovákov chce zmeniť fungovanie budov. Ukazujú, kde dnes firmám zbytočne unikajú peniaze

Aktivačný príspevok 11 235 eur: Ozbrojené sily lákajú Slovákov na atraktívnu pozíciu

Peniaze na dôchodok nebudú: Na papieri 1 000 eur, reálne len 412 eur. Čo čaká Slovákov?

