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
Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
NASA sleduje emisie CO2 z vesmíru. Najväčší znečisťovateľ v Európe je blízko Slovenska
Jazero na Veľkonočnom ostrove skrývalo vzácny 1000-ročný poklad, vedci neverili vlastným očiam
Je 36-miliárdkrát ťažší než Slnko. Vedci objavili vo vesmíre objekt, ktorý nemal existovať
Letisko vo Viedni potichu prešlo futuristickým upgradom. Technológie zmenili spôsob, ako prechádzaš terminálom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Najlepší „liek“ proti rakovine máš v sebe: Bežná aktivita spúšťa proces, ktorý brzdí rast nádorov až o 30 %
Burger za 1 euro, nákup úplne zadarmo. XXXLutz v Nitre otvára nový megastore
Ukrajinci predstavili revolučnú dronovú zbraň „Čierna diera“. Bez jediného krátera rozdrví všetko v dosahu
Pod Kažimírom sa trasie stolička: Podľa zahraničných médií chce Fico na post guvernéra dosadiť svojho ministra
Zvrat pred summitom Trumpa s Putinom: Ukrajina môže súhlasiť so zmrazením frontovej línie, tvrdí britský denník
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- NASA sleduje emisie CO2 z vesmíru. Najväčší znečisťovateľ v Európe je blízko Slovenska
- Spojenec Slovenska stavia svoju najdrahšiu zbraň. Ponesie 144 jadrových hlavíc a vyzerá ako zo sci-fi
- Trhu hrozí úplný kolaps. Šéf veľkej automobilky sa otvorene postavil proti zákazu spaľovákov
- Stávka na istotu sa zmenila na nočnú moru. Budúcnosť série John Wick je v ohrození, stala sa nečakaná vec
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
-
- NASA sleduje emisie CO2 z vesmíru. Najväčší znečisťovateľ v Európe je blízko Slovenska
- Najväčší nepriateľ nebol Rus, ale mikro zabijak. Vedci po 200 rokoch odhalili, čo zabilo armádu Napoleona
- Spojenec Slovenska stavia svoju najdrahšiu zbraň. Ponesie 144 jadrových hlavíc a vyzerá ako zo sci-fi
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Trhu hrozí úplný kolaps. Šéf veľkej automobilky sa otvorene postavil proti zákazu spaľovákov
-
- Najväčší nepriateľ nebol Rus, ale mikro zabijak. Vedci po 200 rokoch odhalili, čo zabilo armádu Napoleona
- NASA sleduje emisie CO2 z vesmíru. Najväčší znečisťovateľ v Európe je blízko Slovenska
- Najnovší vynález Číňanov navždy zmení elektromobily. Môže byť nasadený okamžite a pochovať spaľováky
- Spojenec Slovenska stavia svoju najdrahšiu zbraň. Ponesie 144 jadrových hlavíc a vyzerá ako zo sci-fi
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
Rada Európy vyslala jasný odkaz: Prestaňte predávať zbrane do tejto krajiny
Niečo sa chystá a „nikto nevie čo“. USA začali vojenské cvičenia s nečakanou krajinou
Na objavenie čakal 66 rokov. Antarktída odkryla príbeh vedca, ktorý nečakane zmizol
Tesla sa pustí do energetiky. Britom ponúkne elektrinu aj nové možnosti
Pokuty až 18-tisíc eur. Taliansko ide po vodičoch bez kompromisov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP