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
Mesiac sa od Zeme vzďaľuje čoraz viac. Toto sa s ním stane v budúcnosti
Vedci prišli s alarmujúcim zistením: Zabudnutá rakovina naberá na sile, je mimoriadne agresívna
ZAUJÍMAVÉ Náš vesmír má podľa fyzikov zrkadlové dvojča. Čas v ňom plynie opačným smerom
Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Tajná dohoda na obzore: Rusko chce od krajiny NATO späť rakety za 2,5 miliardy pre straty na fronte
Jedna konkrétna skupina ľudí potichu bohatne. Mladí zatiaľ utekajú za hranice, alebo zostávajú bývať u mamy
Vodičom hrozí pokuta až 300 eur. Špeciálna značka na semafore mätie Slovákov, pravidlá sú jasné
MIMORIADNE: Ministerka Šimkovičová skončila v nemocnici. Zdravotný stav zostáva nejasný
Cez stanicu Poprad-Tatry nepremávali vlaky. Dopravu zastavili pre mimoriadnu udalosť
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
- Česi pochopili krízu v Európe. Začali s modernizáciou, ktorá im zaručí energetickú nezávislosť
- Hovoria o najlepšom filme posledných rokov. Oscarové prekvapenie je konečne online
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Ukrajina ide rozpútať peklo pre Rusov: Nasadí nezastaviteľné zbrane s dlhým doletom
-
- Na Slovensku odštartovala nová TV stanica. Dá sa pozerať úplne zadarmo a je v HD kvalite
- Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
- Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
- Európska únia nezruší zákaz spaľovákov. Chystá však niečo, čo výrazne zniží ceny elektromobilov
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
-
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Na Slovensku odštartovala nová TV stanica. Dá sa pozerať úplne zadarmo a je v HD kvalite
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Štát rokuje o kúpe pokročilých systémov
Nečakaná krajina zbrojí na úroveň veľmocí. Od Izraelu kúpila zbrane za vyše 2 miliardy eur
Nenápadný faktor nás oberá o miliardy eur: Európska únia je pod tlakom extrémnych javov, ničia ekonomiku štátov
Slováci v tom majú jasno: Táto vec najviac znečisťuje ovzdušie v našej krajine
Americký gigant má na krku vážny problém. Na pôde východnej mocnosti porušil dôležitý zákon
Izolujú sa od sveta. Táto krajina svoj jadrový status zakotvila v zákone, Západ je v obavách
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP