Kvantová mechanika sa stáva čoraz zaujímavejšou a ukazuje vlastnosti, ktoré pôsobia v klasickej fyzike ako nemožné.

Jednou z nich je aj schopnosť zvuku šíriť sa v kvantovom plyne dvomi rôznymi rýchlosťami a ako informuje ScienceAlert, výskum potvrdzuje teoretický model starý takmer 80 rokov.

Všetko počuť dvojmo

Objav predstavuje dôležitý míľnik vo výskume supertekutín, ktoré nemajú viskozitu a dokážu tiecť bez energetickej straty, vysvetľuje tím fyzikov v štúdii zverejnenej v žurnále APS Physics. Ak by sa,  teoreticky, podarilo dostať človeka do takéhoto trojrozmerného mračna plynu, všetko by počul dvojmo.

Správanie sa takéhoto plynu, známeho tiež ako trojrozmerná Boseho tekutina, je v súlade s teoretickým modelom vyvinutým v 40-tych rokoch minulého storočia pre supertekuté hélium.

Jedná sa o Landauov dvojtekutinový model a podľa vedcov sa zdá, že v prípade kvantových plynov platia podobné pravidlá.

Timon A. Hilker a spol.

V rámci experimentu vedci ochladili plyn pozostávajúci z atómov draslíka na teplotu len jednej milióntiny stupňa nad absolútnou nulou vo vákuovej komore. Čiastočne tak vznikol Boseho-Einsteinov kondenzát, v ktorom majú atómy extrémne nízku energiu a takmer sa nehýbu. Interakcie medzi nimi vedci umelo navýšili a premenili tak zhluk atómov na niečo, čo viac pripomína tekutinu.

Dva stavy v jednom

Boseho-Einsteinov kondenzát si v tomto prípade zachoval vysokú stlačiteľnosť a namiesto dvoch tekutín s rozdielnymi vlastnosťami vznikla jedna, ktorá sa chovala ako kondenzovaný a nekondenzovaný plyn v jednom, so schopnosťou prenosu zvuku dvomi rýchlosťami naraz, píše Phys.org.

„Zistili sme, že Landauova dvojtekutinová teória opisuje všetky kľúčové vlastnosti tohto systému s prvým a druhým zvukovým módom zvlášť a prevažne opisuje oscilácie normálneho a supertekutinového komponentu,“ vysvetľujú vedci a dodávajú, že tekutiny v tomto prípade vykazujú kvantovo mechanické vlastnosti a riadia sa trochu inými zákonmi, než ktoré opisuje klasická fyzika pre zvyšok vesmíru.

user6614106/freepik

Šírenie zvuku týmto plynom dvomi rýchlosťami, za pomoci typickej vlny stlačených častíc na jednej strane a za pomoci teplotných fluktuácií na druhej, napomáha vo výskume kvantovej hydrodynamiky.

Toto absolútne prvenstvo podľa odborníkov pomôže v budúcich experimentoch týkajúcich sa Boseho tekutín a ďalej chcú vedci dosiahnuť ešte nižšie teploty, ktoré môžu vlastnosti ešte väčšmi pozmeniť.