Kvantový svet v celej svojej kráse. Videli sme, ako vznikajú kvantové tornáda

Vesmír a svet okolo nás sú riadené dvoma  zdanlivo nezlučiteľnými a odlišnými zákonmi fyziky.

Zatiaľ čo vesmír sa na nanoskopických škálach riadi podľa kvantovej mechaniky, makrosvet je pod nadvládou klasickej fyziky.

Zvláštnosti kvantového sveta

Fyzikom z MIT sa však teraz podarilo pozorovať okamih, kedy sa atómy „prepli“ z jednej fyziky na druhú a začali vytvárať pôsobivé „kvantové tornáda“. Na tému upozornil portál NewAtlas.

Tím odborníkov v novej štúdii publikovanej v prestížnom žurnále Nature zachytil obraz atómov v superchladnom stave, ako prechádzajú z klasického do kvantového stavu, upozorňuje portál Futurism.

Pohľad na proces pri ktorom sa produkuje Bose-Einsteinov kondenzát. Zdroj: NASA

Kvantový svet sa rozhodne neriadi zákonmi Newtonovej fyziky. V kvantových mierach sa svet mení na akési „čudo“, kde častice môžu existovať na viacerých miestach naraz, dokážu tunelovať cez rôzne bariéry, alebo bez akéhokoľvek oneskorenia dokážu zdieľať informácie na obrovské vzdialenosti.

Výborným príkladom je slávny Youngov pokus, alebo dvojštrbinový experiment, kde vedci nasmerovali svetelný lúč cez dve úzke štrbiny a po prechode štrbinami na protiľahlej stene pozorovali vzniknutý interferenčný vzor. Po zakrytí jednej zo štrbín sa očakávalo, že dôjde k polovičnému zníženiu intenzity, namiesto toho sa však začal objavovať oveľa jednoduchší obraz, jednoduchá difrakcia.

K týmto, ale i mnohým ďalším zvláštnostiam, dochádza pri vzájomnej interakcii častíc. Zlou správou však je, že svet riadený klasickou fyzikou do tohto procesu zasahuje a komplikuje štúdium týchto pozoruhodných, ale veľmi krehkých interakcií.

Kvantové tornádo

Fyzici sú však neodbytní a neustále hľadajú nové cesty, ako kvantový svet pozorovať aj z toho nášho makroskopického. Jednu takúto cestu predstavuje Bose-Einsteinov kondenzát, ktorý sa považuje za exotický „piaty“ stav hmoty. Ten je možné dosiahnuť prostredníctvom ochladenia atómov až na teplotu hraničiacu s takmer absolútnou nulou (-273,15 ºC).

Pixabay

V experimente tím odborníkov z MIT študoval tzv. kvantovú Hallovú tekutinu predstavujúcu veľmi zvláštny typ hmoty, zložený z oblaku elektrónov uväznených v magnetickom poli. V tomto stave začnú atómy integrovať veľmi nezvyčajným spôsobom, vďaka čomu vykazujú určité kvantové efekty.

Ako sme spomínali, niečo také je však veľmi náročné pozorovať. Preto namiesto elektrónov vedci použili Bose-Einsteinov kondenzát vytvorený približne z milióna extrémne chladných atómov sodíka. Obal atómov sodíka následne experti umiestnili do magnetickej pasce, ktorá začala atómy otáčať rýchlosťou až 100 otáčok za sekundu.

Oblak sa v dôsledku tejto rotácie roztiahol do ihlicovitého tvaru a v tomto momente  sa atómy prepli zo svojho „normálneho“ stavu do kvantového. Ihlicovitý oblak sa postupne začal vlniť a skrúcať, až kým sa nerozpadol na malé segmenty.

Jednotlivé segmenty sa naďalej otáčali, až napokon vytvorili veľmi zvláštny kryštalický vzor, ktorý odborníci v štúdii opísali ako „reťazec kvantových tornád“.

Výsledky výskumu sú podľa autorov prvou priamou dokumentáciou vývoja rýchlo rotujúceho kvantového plynu.

Čítajte viac z kategórie: Novinky