SpravodajstvoVeda a výskum

Fotónový plyn, ktorý sa stláča takmer bez odporu: Experiment vedcov z University of Bonn ukazuje zvláštny svet kvantovej fyziky

Vedcom sa podarilo vytvoriť zvláštny druh plynu, zloženého z častíc svetla.

Výskumníkom z University of Bonn sa podaril objav, ktorý potvrdzuje jednu zo základných teórií kvantovej fyziky. Vytvorili plyn z častíc svetla, ktorý možno extrémne stlačiť. Takýto druh plynu nájde svoje využitie v nových druhoch senzorov, píše portál univerzity.

Plyny sa obyčajne skladajú z atómov, či molekúl, ktoré sa pohybujú priestorom rôznymi rýchlosťami. Na podobnom princípe pracuje aj svetlo a jeho základná zložka – fotón. Fotóny sa v určitých prípadoch správajú ako častice a tým pádom sa s nimi môže zaobchádzať ako s plynom, hoci to nie je plyn v tradičnom zmysle slova. Bežné plyny sa môžu stlačiť oveľa jednoduchšie ako kvapaliny, no v prípade fotónového „plynu“ ho vedci dokázali stlačiť takmer bez námahy, čo popisujú aj teórie kvantovej fyziky. Experiment vedcov z University of Bonn je prvou demonštráciou tohto stlačenia.

Odoberajte Vosveteit.sk cez Telegram a prihláste sa k odberu správ

„Podarilo sa nám to tak, že sme umiestnili častice svetla do drobnej krabičky tvorenej zo zrkadiel. Čím viac fotónov sa v krabičke nachádzalo, tým bol fotónový plyn hustejší,“ vysvetľuje doktor Julian Schmitt, ktorý sa podieľal na novej štúdii.

Pohľad do sveta kvantovej fyziky

V princípe platí, že čím je plyn hustejší, tým náročnejšie je ho stlačiť. Rovnaký princíp pozorovali vedci aj vo svojom experimente, no zaujímavosťou je, že len do určitého momentu. Ako uvádzajú autori štúdie, v momente, keď fotónový plyn dosiahol určitú hustotu, prebiehala ďalšia kompresia plynu len s minimálnym odporom. Autori vysvetľujú, že toto netradičné správanie vychádza zo zákonov kvantovej fyziky.

Presná poloha fotónov je totiž vždy trochu „rozmazaná“. Keď sa však dostanú blízko seba, začnú sa prekrývať. Ak je prekrytie fotónov dostatočne silné, vytvárajú takzvaný Bose-Einsteinov kondenzát, inými slovami niečo ako superfotón. Tento proces sa v princípe môže prirovnať k vode a jej mrznutí. Rovnako sú aj fotóny spočiatku neorganizované, no postupom času sa ukladajú do organizovanej štruktúry. Ešte pred vytvorením Bose-Einsteinovho kondenzátu sa formujú akési ostrovčeky.

Kondenzát sa vytvorí jedine v momente, kedy sa tieto ostrovčeky usporiadali naprieč celou krabičkou, v ktorej sa fotóny nachádzali. Jeden problém, s ktorým sa vedci počas experimentu stretli bola nerovnomerná hustota. Niektoré časti sa skladali z väčšieho počtu fotónov, ako iné. Vedci tento problém obišli špeciálnym dizajnom krabičky, ktorý využíval metódy mikroštruktúrovania. Na základe toho sa im po prvýkrát podarilo vytvoriť rovnomerný kvantový plyn zložený z fotónov.

Vedcov samozrejme čakajú ešte ďalšie experimenty, no tento fotónový plyn so sebou prináša víziu nových druhov senzorov. V budúcnosti by tak mohli vedci získať nástroj, prostredníctvom ktorého dokážu zaznamenať aj drobné sily, ktoré bežné senzory zachytiť nedokážu. Okrem nových technológií ich práca povedie aj k lepšiemu pochopeniu sveta kvantovej fyziky.

Prihláste sa k odberu správ z Vosveteit.sk cez Google správy
Tagy
Zobraziť komentáre
Close
Close