Podarilo sa vytvoriť extrémne chladný oblak vo vesmíre, ktorý dokazuje prítomnosť piateho stavu hmoty
Ešte v júli 2018 sa podarilo vedcom v NASA dosiahnuť exotický piaty stav hmoty. Výskum však v tomto bode neskončil a pokračoval ďalej smerom k novým odhaleniam priamo v beztiažovom stave. Nové poznatky nám v budúcnosti môžu pomôcť pochopiť kvantové vlastnosti atómov.
Ako píše portál Science Alert, v júli 2018 NASA ohlásila obrovský úspech. Priamo na Medzinárodnej vesmírnej stanici sa podarilo vytvoriť najchladnejšie miesto v celom vesmíre. Atómy mäkkého kovu zvaného rubídium ochladili na teplotu približne na úrovni 100 nanoKelvinov, respektíve jednu desať-milióntinu Kelvina nad absolútnou nulou.
To viedlo k vytvoreniu extrémne chladného oblaku nazývaného Bose-Einsteinov kondenzát, ktorý sa považuje za exotický „piaty“ stav hmoty. Experiment, ktorý sa vedcom podarilo uskutočniť, nám môže pomôcť pochopiť kvantové vlastnosti extrémne ochladených atómov. Výskum ale týmto úspechom neskončil, práve naopak.
Experimenty, ktoré na Zemi nemajú až taký široký potenciál
K objavu využili vedci laboratórium studeného atómu (Cold Atom Laboratory – CAL) v rámci laboratória prúdového pohonu. V ňom ďalej pokračovali v experimentoch, kde sa snažili vytvoriť Bose-Einsteinov kondenzát pri ešte nižších teplotách na úrovni pikoKelvinov nad absolútnou nulou. K experimentom im dopomáhal beztiažový stav na palube vesmírnej stanice, ktorý umožnil pozorovať širšie súvislosti ako v prípade experimentov na Zemi.
Samotné Bose-Einsteinové kondenzáty sú relatívne zvláštne. Tvoria ich bozóny ochladené na iba zlomok teploty nad absolútnou nulou, no v skutočnosti sme v ich prípade ešte nikdy nedosiahli stav absolútnej nuly. V tomto stave sa pohyb atómov úplne zastaví. V prípade aktuálne dosiahnutého stavu sa ale ešte stále pohybujú, no tento pohyb je minimálny a ich energetický stav je veľmi nízky.
Spomalený pohyb zapríčiní, že sa jednotlivé atómy prekrývajú, čím vytvoria hustý oblak atómov, ktorý pôsobí ako jeden „super atóm“ alebo vlnová hmota. Pretože kvantovú mechaniku, v ktorej možno každú časticu charakterizovať ako vlnu, je ľahšie pozorovať na atómovej stupnici, Bose-Einsteinové kondenzáty umožňujú vedcom pozorovať kvantové správanie v oveľa väčšej mierke, namiesto toho, aby sa pokúšali pozorovať jednotlivé atómy.
Bose-Einsteinové kondenzáty je možné produkovať aj na Zemi pomocou kombinácie laserového chladenia, magnetického poľa a chladenia odparovaním. Posledná uvedená technika je posledným štádiom, pri ktorom sú atómy držané v magnetickom lapači a rádiofrekvenčné žiarenie je použité na „odparenie“ najenergetickejších častíc, pričom studené a pomalé častice vytvoria kondenzát.
Keď k tomu dôjde, pasca zachytávajúca kondenzát je vypnutá a vedci môžu začať experimentovať. Musia však konať rýchlo, nakoľko prirodzená odpudivá sila medzi atómami spôsobí, že sa oblak sa začne rozširovať a rýchlo sa rozptýli. Gravitácia spôsobí, že tento proces prebieha pomerne rýchlo, len niekoľko desiatok milisekúnd.
Pri takmer beztiažovom stave na Medzinárodnej vesmírnej stanici, kde sa uplatňuje gravitácia voľného pádu, však môže kondenzát vydržať až jednu sekundu. Okrem toho znížený vplyv gravitácie znamená, že kondenzát sa môže tvoriť v plytšej laboratórnej miske. To poskytuje vedcom lepšie možnosti na pozorovanie oblaku, a to pred a rovnako aj krátko po jeho vytvorení.
Vedci tak pri pozorovaniach v takmer beztiažovom stave objavili účinky, ktoré by boli v podmienkach na Zemi nedosiahnuteľné:
„Zistili sme, že vysokofrekvenčné odparovacie chladenie odhaľuje výrazne odlišné výsledky v mikrogravitácii,“ píšu vedci vo svojej šúdii publikovanej v žurnále Nature.
„Pozorovali sme nárast počtu atómov na obežnej dráhe takmer v trojnásobnom počte. Použitím rôznych gradientov magnetického poľa sme potvrdili, že približne polovica atómov je v magneticky necitlivom stave |2, 0⟩, čím sa vytvára akoby optický „halo“ oblak okolo magnetického odlučovača.“
Vo vesmíre bolo možné bližšie sa pozrieť na kondenzát a odhaliť tak optický halo-efekt voľných atómov rubídia vznášajúcich sa okolo okrajov oblaku. Vďaka tomu, ako bol materiál ochladený, atómy sotva reagovali na magnetickú pascu, gravitácia ich zvyčajne stiahla na stranu. Pri voľnom páde sa však vznášali okolo a poskytli vedcom potenciálne užitočný ultra-studený zdroj vhodný pre budúci výskum.
Realizácia výroby chladnejších a dlhšie trvajúcejších Bose-Einsteinových kondenzátov tiež znamená, že vedci môžu začať premýšľať o rôznych spôsoboch, ako ich študovať. Napríklad tvary magnetických pascí, ktoré na Zemi nebolo možné použiť, by mohli viesť k pozorovaniu rôzneho kvantového správania atómov. Zároveň by tieto pokusy mohli viesť k výrobe nástrojov pre merania fundamentálnych fyzikálnych konštánt.
Čítajte 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
Prešli za hranice reality. Vedci objavili v kvantovom tuneli nový jav, ktorý prepíše učebnice
Astronomická lahôdka: Obloha sa čoskoro zmení na živú mapu vesmíru, takto ju uvidíš zo Slovenska
Zaplatil milióny za úlomok planéty. V USA vydražili kus Marsu, jeho cena prekonala očakávania
S týmto eko palivom musíme v budúcnosti počítať. Vedci ho vyrobili zo špinavej vody a odpadu
Američania stavajú vesmírny maglev. Neuveríš, na čo má slúžiť a ako im ušetrí palivo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Prekvapivý zvrat na trhu práce mení rebríček najžiadanejších absolventov vysokých škôl. Jednotkou už nie je IT
EÚ schválila 18. balík sankcií proti Rusku. Fico ustúpil tlaku
Fico otočil, EÚ prijala nový balík sankcií proti Rusku. Takéto majú byť garancie pre Slovensko
Snoop Dogg sa stal spolumajiteľom známeho futbalového klubu: „Príbeh klubu a regiónu ma oslovil“
Analýza miliónov letov šokuje cestujúcich a odhaľuje prekvapivú pravdu o spoľahlivosti európskych aeroliniek
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Najväčší hit Netflixu úplne prehliadli. Toto sú podľa kritikov najlepšie seriály roka
- Prehliadaná krajina prechádza desivou premenou za miliardy. Čína ju zbrojí na úroveň superveľmocí
- Krvavý turnaj je späť. Mortal Kombat 2 dostal prvé video, dorazí čoskoro
- Tento pohon áut vôbec nie je taký čistý, ako si mysleli. V novej štúdii ho elektromobily rozdupali
- Záhadný kameň v Egypte nechal vedcov v nemom úžase. Odhalil tajomstvo ukryté 5000 rokov
-
- Vedci našli niečo, čo popiera fyziku. Výbuch jadrovej bomby vytvoril materiál, ktorý nemal existovať
- Českí filmári zobrali „dezolátov“ na Ukrajinu a ukázali im vojnu. Takto vyzerali ich reakcie (VIDEO)
- Prehliadaná krajina prechádza desivou premenou za miliardy. Čína ju zbrojí na úroveň superveľmocí
- Netflix opäť trafil do čierneho. Drsnú krimi sériu považujú kritici za jeden z najlepších seriálov roka
- Nočná mora Rusov funguje. Ukrajina dostala od USA špeciálne zariadenia, ktoré môžu rozhodnúť vojnu
-
- Väčšina Slovákov o nej ani netuší. Ak porušíš túto povinnosť, hrozí ti pokuta 1200 €
- Taiwan ukázal svetu, čo sa stane, ak zaútočí Čína. V kľúčovom teste všetkých zarazili
- Nočná mora Rusov funguje. Ukrajina dostala od USA špeciálne zariadenia, ktoré môžu rozhodnúť vojnu
- Týmto raketám neunikne nikto. Kórea do nich vložila niečo, čo zlikviduje akýkoľvek cieľ
- Našiel som dokonalé rodinné auto. Na novej Dacii som prešiel 1 400 km do Chorvátska, otvorila mi oči
Svetový úspech vedcov SAV: Slováci vyvinuli zbraň proti vírusu, ktorý môže spúšťať rakovinu
Aplikácia Slovenskej pošty sa mení na digitálnu pobočku: Pribudnú kľúčové novinky
Slováci nakupujú inak, predajcov pribúda. E-shopy u nás prechádzajú premenou
Slovákov masívne ohrozuje nový typ kybernetického útoku. Je horší než phishing
USA zavedú jednotné clá. Zasiahne to vyše 150 krajín naraz
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP