Vedcom sa podarilo zostaviť teoretický model takzvaných „podivných kovov“. Tieto zvláštne materiály disponujú istými nezvyčajnými vodivými vlastnosťami a prekvapivo zdieľajú isté podobnosti dokonca aj s čiernymi dierami.
Portál Phys nedávno upozornil na veľmi zaujímavú štúdiu, ktorú majú na svedomí výskumníci z Flatironovho inštitútu v New Yorku a Cornellovej Univerzity. Podarilo sa im totižto učiniť významný pokrok v oblasti takzvaných „podivných kovov“, v rámci ktorých narazili aj na nový stav hmoty. Svoje poznatky popísali aj v štúdii publikovanej v žurnále Proceedings of the National Academy of Sciences.
Čudné materiály, ktoré zdieľajú vlastnosti s čiernymi dierami
Podivné kovy nedostali svoj zvláštny názov len tak pre nič za nič. Podľa štandardov kvantových fyzikov sú jednoducho čudné a okrem toho, že sú príbuzné vysokoteplotným supravodičom, zdieľajú isté podobnosti dokonca aj s čiernymi dierami. Elektróny v podivných kovoch dokážu rozptyľovať energiu tak rýchlo, ako to len umožňujú zákony kvantovej mechaniky a ich elektrická rezistivita je na rozdiel od bežných kovov úmerná teplote.
„Skutočnosť, že ich nazývame podivné kovy, by Vám mala napovedať, ako dobre im v skutočnosti rozumieme,“ hovorí spoluautor štúdie Olivier Parcollet, vedecký pracovník v Centre pre výpočtovú kvantovú fyziku v Flatironovho inštitútu. „Podivné kovy zdieľajú pozoruhodné vlastnosti s čiernymi dierami a otvárajú vzrušujúce nové smery pre teoretickú fyziku.“
Aktuálne je konštrukcia teoretického chápania podivných kovov jednou z najväčších výziev v oblasti fyziky kondenzovaných látok. Vedci však aktuálne pomocou špičkových výpočtových techník dokázali zostaviť prvý robustný teoretický model podivných kovov a z ich práce vyplynulo, že podivné kovy sú zároveň novým stavom hmoty.
Modely podivných kovov sú známe už desaťročia, no doposiaľ ich nik nedokázal namodelovať úplne presne
V kvantovom mechanickom svete je rezistancia vedľajším produktom zrážok elektrónov. Keď elektróny prúdia kovom, zrážajú či odrážajú sa od ostatných elektrónov alebo nečistôt v kovoch. Čím menej týchto zrážok nastane, alebo čím viac času medzi týmito zrážkami uplynie, tým nižší je elektrický odpor daného materiálu.
Pri typických kovoch sa rezistivita zvyšuje spolu s teplotou podľa zložitej rovnice, no v neobvyklých prípadoch, napríklad keď sa vysokoteplotný supravodič zahreje tesne nad bod, keď prestáva byť supravodivým, je rovnica oveľa jednoduchšia. V prípade podivných kovov je elektrická vodivosť priamo prepojená s teplotou a dvomi základnými konštantami vesmíru – Planckovou konštantou a Boltzmannovou konštantou.
Modely podivných kovov sú známe už desaťročia, ale presné riešenie takýchto modelov sa ukázalo ako nedosiahnuteľné existujúcimi metódami. Kvantové zapletenia medzi elektrónmi znamenajú, že fyzici nemôžu elektróny skúmať jednotlivo a celkový počet častíc v samotnom materiáli robí výpočty ešte náročnejšími.
Pomocou dvoch špeciálnych metód vedci zostavili prvý teoretický model podivných kovov
Ako prvú použili vedci metódu kvantového vkladania založenú na myšlienkach rozvinutých členom výskumného tímu, Antoinom Georgesom, na začiatku 90. rokov. Pri tejto metóde fyzici namiesto vykonávania podrobných výpočtov v celom kvantovom systéme robia podrobné výpočty iba na niekoľkých atómoch a zvyšnú časť systému dokážu ošetriť jednoduchšie.
Ako druhá metóda bol použitý algoritmus Monte Carlo (nazvaný podľa Monte Carla známeho svojimi kasínami a najmä ruletami), ktorý na výpočet problému používa náhodný výber, respektíve náhodné alebo pseudonáhodné čísla. Vedci týmto spôsobom vyriešili model podivných kovov až k absolútnej nule (- 273,15 °C), čo je nedosiahnuteľná dolná teplotná hranica v celom vesmíre.
Výsledkom bol teoretický model, ktorý skutočne potvrdzoval existenciu podivných kovov, ako aj ich nový stav hmoty, ktorý hraničí s dvomi predtým známymi fázami hmoty – Mottovými izolantami spinových sklovín a Fermiho kvapalinami. Tento jav popisuje aj vyššie uvedená schéma.
„Zistili sme, že existuje celý región vo fázovom priestore, ktorý vykazuje Planckové správanie, ktoré nepatrí do žiadnej z dvoch fáz, medzi ktorými sme prechádzali,“ uviedol Eun-Ah Kim, profesor fyziky Cornellovej Univerzity. „Tento kvantový spinový tekutý stav nie je zablokovaný, ale nie je ani úplne voľný. Je to pomalý, „polievkovitý“, hladký stav. Je kovový, ale neochotne kovový a tlačí stupeň chaosu na hranicu kvantovej mechaniky.“
Táto štúdia by tak mohla fyzikom pomôcť lepšie porozumieť fyzike vysokoteplotných supravodičov. Možno je to prekvapujúce, no ako bolo uvedené vyššie, práca má väzby aj na astrofyziku. Rovnako ako podivné kovy, aj čierne diery vykazujú vlastnosti, ktoré závisia iba od teploty a Planckových a Boltzmannovych konštánt, ako napríklad doba, po ktorú sa čierna diera „rozozvučí“ po zlúčení s ďalšou čiernou dierou.
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
Zrodila sa technológia, ktorá berie dych. Lietadlo obalené bublinou môže znamenať revolúciu v histórii letectva
Najstaršie múmie sveta šokovali vedcov. Objav je o celé tisícročia starší než Egypt aj Čile
Jadro Zeme ukrýva palivo na tisícky rokov. Ak ľudstvo prekoná výzvu, čaká ho neobmedzený pokrok
NASA netuší, čo sa to deje. Slnko spustilo oveľa ničivejší proces, než by mal byť
Vedci vytvorili nový „disk“, aký svet nevidel. Má extrémne úložisko ako 36-tisíc počítačov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Pokuty až 5 000 eur: Slováci často netušia, že bežným kúrením porušujú zákon
Infarkt si vyberá obete medzi mladými. Vedci odhalili prekvapivé spúšťače, ktoré lekári často prehliadajú
Tajný dôchodkový bonus: Ako získať stovky eur navyše pri odchode do penzie (NÁVOD)
Vytvorila biznis, ktorý jej generuje 930-tisíc eur ročne: „Nemala som víkendy ani spoločenský život, no stálo to za to“
Slováci menia prácu extrémne rýchlo, často bez novej pracovnej ponuky. Je za tým niekoľko faktorov
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Zrodila sa technológia, ktorá berie dych. Lietadlo obalené bublinou môže znamenať revolúciu v histórii letectva
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Stroj zo studenej vojny prerobili na toto. Svetová veľmoc uchvátila svet, môže mať zákerné úmysly
- Hovoria o najlepšom filme posledných rokov. Oscarové prekvapenie je konečne online
- Ponúka silný motor za dostupné ceny. Volkswagen spustil na Slovensku predpredaj nového SUV
-
- Hovoria o najlepšom filme posledných rokov. Oscarové prekvapenie je konečne online
- Ponúka silný motor za dostupné ceny. Volkswagen spustil na Slovensku predpredaj nového SUV
- Česi pochopili krízu v Európe. Začali s modernizáciou, ktorá im zaručí energetickú nezávislosť
- Stroj zo studenej vojny prerobili na toto. Svetová veľmoc uchvátila svet, môže mať zákerné úmysly
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
-
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Na Slovensku odštartovala nová TV stanica. Dá sa pozerať úplne zadarmo a je v HD kvalite
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
- Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
Kybernetická éra sa ukázala v Košiciach. SlovakiaTech 2025 láme všetky očakávania
Realita o elektroautách prekvapila celé Slovensko. Len malá časť ľudí má reálnu skúsenosť za volantom
Nečakaná krajina zbrojí na úroveň veľmocí. Od Izraelu kúpila zbrane za vyše 2 miliardy eur
Nenápadný faktor nás oberá o miliardy eur: Európska únia je pod tlakom extrémnych javov, ničia ekonomiku štátov
Slováci v tom majú jasno: Táto vec najviac znečisťuje ovzdušie v našej krajine
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP