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
Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
NASA utratila 23 miliárd dolárov za raketu, ktorá sa rozpadla na kúsky. Trump chce celý projekt zrušiť
Fyzici vyriešili 80-ročnú záhadu, ktorú všetci ignorovali. Teraz môže navždy zmeniť tvoj život
Svätý grál ľudstva je o niečo bližšie. Vedci našli nový recept na dlhovekosť
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Chorvátsko hlási cenový šok. Najviac zdraželo obľúbené prímorské mestečko Slovákov
Otvorili pravú taliansku pekáreň: „Denne sme 15 hodín v práci, máme nulový work-life balance“
Hit medzi proteínovými doplnkami ničí črevnú mikroflóru. Odborník ho spája s rakovinou hrubého čreva
Stovky ľudí môžu prísť o pomoc: Kľúčové centrum zastavuje liečbu pre pacientov VšZP
Závažné ochorenie pečene postihuje tretinu svetovej populácie: Riešením je špeciálna diéta, tvrdia vedci
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
- Ľudstvo zabije nová doba ľadová. Tvorcovia Marťana ukázali svoj nový film
- Z Londýna do New Yorku za 2 hodiny. Ikonické nadzvukové lietadlo hlási návrat, vzlietne už čoskoro
- BMW ide po Tesle. Nemci ukázali špičkové EV s dojazdom 900 km, ktoré pochová Model 3
- Nový čínsky motor prežil test, ktorý láme fyzikálne zákony. Využíva pohon ako z iného sveta
-
- Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
- Nový čínsky motor prežil test, ktorý láme fyzikálne zákony. Využíva pohon ako z iného sveta
- O toto išlo Rusom celý čas. Obsadili jedno z najväčších ložísk dôležitej suroviny v Európe
- Ani fúzia sa jej nevyrovná. Vedci našli alternatívu, ktorá nám dá neobmedzenú energiu
- Fyzici vyriešili 80-ročnú záhadu, ktorú všetci ignorovali. Teraz môže navždy zmeniť tvoj život
-
- O toto išlo Rusom celý čas. Obsadili jedno z najväčších ložísk dôležitej suroviny v Európe
- Ak zaútočia, pocítia fatálny úder. USA poslali do Európy tisíce vojakov a najsmrtiacejšiu flotilu sveta
- Majú voňať, namiesto toho nám ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- Horúčavy už nebudú problém. Objavili prelomový spôsob, ako za pár centov vychladíš celú domácnosť
- Vedci zachytili silný rádiový signál z vesmíru. Odpoveď šokovala každého
Uniknuté dokumenty odhalili problémy Nissanu. Reštrukturalizácia už začala
46 stupňov v tieni a výstrahy naprieč kontinentom. Európa zažíva extrémne leto
EÚ odobrila dotácie na elektrinu pre firmy. Podmienkou sú investície do úspor
Svet sa rozpadá na kusy. Guterres vyzýva na urgentné financovanie rozvoja
Vývoz dielov F-35 pre Izrael prešiel súdnou skúškou. Britský súd potvrdil kontroverzné licencie
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP