Japonským a americkým vedcom sa v jedinečnej spolupráci podarilo zachladiť elementárne častice, známe ako fermióny, na teplotu až 3 000 000 000-krát nižšiu, ako je teplota medzihviezdneho priestoru, informuje portál ScienceDaily. Tieto extrémne chladné častice následne použili, aby otvorili bránu pre výskum nového priestoru kvantového magnetizmu.

Zabránili piatemu skupenstvu

V experimente vedci použili atómy, z ktorých použili fermióny. Tieto elementárne častice zabránili tomu, aby z hmoty pri extrémne nízkej teplote vznikol Boseho-Einsteinov kondenzát, ktorý je považovaný za piate skupenstvo hmoty s veľmi špecifickými vlastnosťami, dodáva IFLScience. Boseho-Einsteinov kondenzát vzniká, keď je plyn tvorený bozónmi zachladení na teplotu blížiacu sa k absolútnej nule, teda 273,15 °C.

Fermióny po zachladení prejavujú vlastnosti, ktoré zatiaľ ľudstvo nezvláda simulovať ani pomocou tých najvýkonnejších počítačov. V rámci experimentu vedci usporiadali extrémne chladné fermióny do mriežky, ktorá im pomohla skúmať kolektívny pohyb elektrónov cez tento materiál.

„Ak práve teraz nevykonáva takéto experimenty aj mimozemská civilizácia, vždy keď je tento experiment v prevádzke, vytvára tie najchladnejšie fermióny vo vesmíre,“ vysvetľuje Kaden Hazzard, spoluautor novej štúdie zverejnenej v žurnále Nature Physics. V laboratóriu celkovo zachladili naraz až 300 000 atómov yterbia.

Šialené vlastnosti kvantových plynov

Kvantová fyzika neustále odhaľuje nevídané vlastnosti a jednou z nich je aj schopnosť zvuku šíriť sa v kvantovom plyne dvomi rôznymi rýchlosťami. Výskum potvrdzuje teoretický model starý takmer 80 rokov.

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

Špeciálne skupiny

Vedci tiež vysvetľujú, že je symetria týchto modelov označovaná ako „špeciálna jednotná skupina“, skrátene SU. Tá závisí od spinu konkrétnych častíc a v prípade použitého yterbia dosahuje číslo 6, teda SU(6). Aj keď pomocou najšpičkovejšej výpočtovej techniky nedokážeme vypočítať správanie sa ani len 12 takýchto častíc, v experimente ich vytvorili až 300 000.

anusorn_nakdee/freepik

Jedná sa o vôbec prvé pozorovanie častíc v Hubbardovom modeli SU(6), pričom vedci dodávajú, že ich chcú zachladiť ešte viac. Cieľom je totiž navodiť stav, vďaka ktorému môžu vzniknúť ešte exotickejšie štádiá hmoty.

„Jednou zo zaujímavostí týchto exotických skupenstiev je, že častice nie sú usporiadané v očividnej mriežke, ale napriek tomu nie sú náhodné. Nachádzajú sa tu súvislosti, ale ak sa pozriete na dva atómy a spýtate sa, či sú prepojené, neuvidíte to. Sú oveľa nenápadnejšie a nestačí pozrieť sa len na dva, tri a dokonca ani sto atómov. Je nutné pozrieť sa na celý systém,“ dodáva Hazzard.

Pošli nám TIP na článok



Teraz čítajú

NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP