Podarilo sa vytvoriť extrémne chladný oblak vo vesmíre, ktorý dokazuje prítomnosť piateho stavu hmoty
Predplatné PREMIUM na mesiac ZDARMA.
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.
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Kvantová revolúcia je tu. Prelomový experiment ukázal, ako bude vyzerať budúcnosť
Zrazu sa vyparila, nikto nevie kam. Nad zatmením Slnka sa udialo niečo zvláštne
Doteraz si ju nikto nevšimol. Vedci rekordne blízko Zeme objavili gigantickú čiernu dieru
Hrajú sa s ohňom. Ľudia chcú „zachrániť” klímu niečím, čo sa už nedá zvrátiť
Celú dobu sme ho chápali zle. Vedci zistili, že materiál budúcnosti dokáže levitovať
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Zrazu sa vyparila, nikto nevie kam. Nad zatmením Slnka sa udialo niečo zvláštne
- Drastické zmeny: Slováci nedostanú na výber. EÚ má nový spôsob, ako riešiť klimatickú krízu
- Kvantová revolúcia je tu. Prelomový experiment ukázal, ako bude vyzerať budúcnosť
- Hrali sme slovenské GTA. Toto musíš vedieť, predtým než si ho kúpiš
- Doteraz si ju nikto nevšimol. Vedci rekordne blízko Zeme objavili gigantickú čiernu dieru
-
- Zrazu sa vyparila, nikto nevie kam. Nad zatmením Slnka sa udialo niečo zvláštne
- Hrajú sa s ohňom. Ľudia chcú „zachrániť” klímu niečím, čo sa už nedá zvrátiť
- Duna 2 dorazila online. Slováci ju s veľkým bonusom pozrú len na jednom mieste
- Majitelia zúria, Cybertruck sa topí v problémoch. Tesla sa uchýlila k drastickému kroku
- Google Mapy dostali brutálnu novinku. Slovákom ohromne uľahčí život (+návod)
-
- Videli sme seriál roka. Apokalyptické sci-fi je splnený sen, je ešte lepšie ako The Last of Us
- Majitelia zúria, Cybertruck sa topí v problémoch. Tesla sa uchýlila k drastickému kroku
- Najlepší seriál v histórii Netflixu pohorel. Slováci najviac kritizujú kontroverzné rozhodnutie
- Na toto nie si pripravený. Prví diváci videli Gladiátor 2, toto o ňom hovoria
- Chcú zakázať šoférovanie cez víkend. Európska veľmoc šokovala vodičov
Pozor: Nepôjde absolútne nič. Najdôležitejšiu službu Slovákov kompletne odstavia
Nissan znížil prognózu príjmov za finančný rok do konca marca
Google investuje viac ako 100 miliárd dolárov do AI s cieľom prekonať Microsoft
NASA plánuje novú misiu. Má opraviť chybný teleskop na ISS
Google dupol na plyn. Chce urýchlene integrovať AI naprieč všetkými produktami
Copyright© 2024 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené