Neexistujú, no najlepšie predpovedajú vesmír. Fyzici odhalili tajomnú moc, ktorá hýbe realitou
Vo fyzike sa občas stáva, že najlepším kľúčom k pochopeniu reality sú objekty, ktoré v skutočnosti neexistujú. Virtuálne častice, ktoré v polovici 20. storočia zaviedol legendárny fyzik Richard Feynman, sú toho najlepším príkladom. Hoci ich nikdy priamo nezachytíme žiadnym detektorom, bez nich by sme nedokázali pochopiť, ako sa skutočné častice vo vesmíre správajú. Vďaka nim dokážu fyzici predpovedať výsledky experimentov s presnosťou, aká nemá v dejinách vedy obdobu.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneTento paradox stojí v jadre jednej z najväčších záhad modernej fyziky: Ak matematický nástroj dokáže dokonale predpovedať realitu, nezaslúži si označenie „skutočný“? Téme sa venoval profesor Dipangkar Dutta vo svojom príspevku na webe Science Alert.
Iluzórne častice, ktoré hýbu vesmírom
Skutočné častice, ako elektróny alebo protóny, sú „hrčky energie“, ktoré vieme zachytiť prístrojmi – ich existenciu teda možno overiť experimentálne. Virtuálne častice sú iné. Neexistujú ako trvalé objekty v priestore, sú iba matematickou pomôckou, ktorá umožňuje pochopiť, ako sa skutočné častice navzájom ovplyvňujú.
Feynman prišiel s myšlienkou, že interakcie medzi časticami – napríklad elektromagnetické odpudzovanie medzi elektrónmi – sa dajú elegantne opísať ako výmena efemérnych virtuálnych častíc, napríklad fotónov. Tieto častice nevznikajú a nezanikajú tak, ako sme zvyknutí pri reálnych objektoch, ale krátko „vystúpia“ z prázdneho priestoru a okamžite zmiznú. Kvantová neurčitosť umožňuje, že si na zlomok sekundy „požičajú“ energiu z vákua a sprostredkujú pôsobenie síl.
Virtuálne častice sa preto často zobrazujú v slávnych Feynmanových diagramoch, ktoré vyzerajú ako kreslené schémy časticového ping-pongu. Tieto diagramy dodávajú virtuálnym časticiam istý pocit reality, hoci ide iba o vizuálnu pomôcku pre výpočty.

Presnosť, ktorá vyráža dych
Napriek svojej „neskutočnej“ povahe virtuálne častice umožňujú predpovedať experimentálne výsledky s neuveriteľnou presnosťou. Fyzici dokážu vďaka nim vypočítať napríklad elektromagnetickú interakciu medzi dvoma elektrónmi až na 12 desatinných miest – čo je ako zmerať vzdialenosť medzi severným a južným pólom s presnosťou na hrúbku vlasu.
„Ak dokážeme s takou presnosťou predpovedať, ako sa častice správajú, zdá sa, že tieto virtuálne častice musia skutočne existovať,“ poznamenáva profesor jadrovej fyziky z Mississippi State University.
Dutta a jeho kolegovia nedávno využili koncept virtuálnych fotónov pri meraní veľkosti protónu. Bombardovali atómy vodíka prúdom elektrónov a z reakcií dokázali odvodiť, že elektróny „cítia“ prítomnosť protónu výmenou virtuálnych fotónov. Podobne sa virtuálne častice uplatňujú aj pri výpočte Casimirovho efektu, pri ktorom sa dve kovové doštičky vo vákuu navzájom priťahujú, hoci medzi nimi nie je žiadna hmota.
Virtuálne častice zohrávajú úlohu dokonca aj pri teoretickom fenoméne známeho ako Hawkingovo žiarenie. Na okrajoch čiernych dier sa spontánne objavujú páry virtuálnych častíc; jednu z dvojice vtiahne gravitačné pole čiernej diery, zatiaľ čo druhá unikne, čím čierna diera postupne stráca energiu a „vyparuje sa“.
Fikcia alebo skutočnosť?
Otázka, či sú virtuálne častice len šikovnou ilúziou alebo skutočnými súčasťami vesmíru, rozdeľuje fyzikov už desaťročia. Niektorí zastávajú postoj, ktorý preslávil Feynman: „Jednoducho mlčte a počítajte.“ Podľa nich je dôležité, že výpočty fungujú, bez ohľadu na filozofické otázky o existencii.
Iní vedci sa snažia hľadať alternatívne prístupy, ktoré by umožnili opísať interakcie častíc bez nutnosti používať virtuálne častice. Ak by sa takáto teória osvedčila, virtuálne častice by mohli skončiť ako „éter“ – kedysi považovaný za nevyhnutné médium na šírenie svetla, ktorý však Einsteinova teória relativity úplne vyradila z hry.
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

Fosílne palivá skončili. 15 km pod zemou našli nekonečný zdroj vzácnej energie, zmení úplne všetko

Prekvapivé zistenia vedcov: V obľúbenom nápoji Slovákov našli vážnu neviditeľnú hrozbu

K Zemi sa rúti obrovská družica. Po 22 rokoch ju čaká dramatický koniec, záchrana zlyhala

Blízko Zeme našli novú planétu. Dlhé roky sa skrývala pred zrakmi astronómov

Slováci jedia mikroplasty bez toho, aby o tom vedeli. Vedci odhalili skrytú hrozbu obľúbenej potraviny
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Odchod starostu vyjde obec na 28-tisíc eur. Odstupné môže dosiahnuť päť platov
PREMIUMNa Vianoce ti stačí 300 až 500 eur, tvrdí odborníčka. Týchto 5 krokov ti ušetrí stovky eur (ROZHOVOR)

„Nech zhorí všetko, čo mám.“ Oski Barami odišiel do USA, pripúšťa aj život bez návratu

Slovenský hrad je na predaj: Ponúka 4 luxusné apartmány aj kaplnku, na obnovu išlo približne 10 miliónov eur

Kamery, kontroly tašiek aj tresty pre rodičov: Štát predstavuje nové opatrenia pre školy
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Slovenskí vedci sú blízko k vyriešeniu drahého problému energetiky. Pomôcť má materiál tenší než vlas
- Číňania majú ďalší automobilový megahit. Predali 300 000 kusov jediného SUV a prekonali rekord
- EÚ zverejnila mapu budúcich klimatických rizík. Tieto časti Slovenska dopadnú najhoršie
- Nový akčný film práve dorazil online aj s dabingom. Svet v ňom ovládli monštrá
- Porušia 30-ročnú tradíciu. Japonská automobilka sa kvôli Číne rozhodla k historickému kroku
-
- Majú voňať, namiesto toho ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- EÚ zverejnila mapu budúcich klimatických rizík. Tieto časti Slovenska dopadnú najhoršie
- Číňania majú ďalší automobilový megahit. Predali 300 000 kusov jediného SUV a prekonali rekord
- Slovenskí vedci sú blízko k vyriešeniu drahého problému energetiky. Pomôcť má materiál tenší než vlas
- Porušia 30-ročnú tradíciu. Japonská automobilka sa kvôli Číne rozhodla k historickému kroku
-
- Vedci vytvorili motor, aký svet ešte nevidel. 2000-ročný vynález zvýšil elektrický prúd až 100-násobne
- Majú voňať, namiesto toho ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- Nemci riešia bezpečnostnú nočnú moru elektromobilov. Po Volkswagene zasiahla aj Audi
- EÚ zverejnila mapu budúcich klimatických rizík. Tieto časti Slovenska dopadnú najhoršie
- Nové sci-fi konečne dorazilo online. Stojí za ním tvorca Gladiátora
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Odchod starostu vyjde obec na 28-tisíc eur. Odstupné môže dosiahnuť päť platov
PREMIUMNa Vianoce ti stačí 300 až 500 eur, tvrdí odborníčka. Týchto 5 krokov ti ušetrí stovky eur (ROZHOVOR)

„Nech zhorí všetko, čo mám.“ Oski Barami odišiel do USA, pripúšťa aj život bez návratu

Slovenský hrad je na predaj: Ponúka 4 luxusné apartmány aj kaplnku, na obnovu išlo približne 10 miliónov eur

