Kvantový svet nehrá podľa pravidiel klasickej fyziky: Pozrite sa na zvláštnu a doteraz nepozorovanú kvantovú reakciu
Vedcom z inštitútu MIT sa podarilo zaznamenať jeden z fascinujúcich javov kvantovej fyziky.
Zákony klasickej fyziky riadia naše každodenné životy. Podľa nich dokážeme určiť našu polohu, pohyb, alebo rýchlosť, no má to jeden háčik. Zákony klasickej fyziky sú vystavané na predpoklade, že môžeme existovať len v jednom bode v určitom momente. To sa od zákonov kvantovej fyziky drasticky odlišuje.
Zákony kvantovej fyziky totiž tvrdia, že poloha častice závisí na určitej pravdepodobnosti. Atóm môže mať šancu, že sa objaví v určitom bode a ďalšiu šancu, že sa v rovnaký čas objaví niekde inde, vysvetľuje portál MIT News. Keď sa častice náhodou navzájom ovplyvňujú, vznikajú rôzne zvláštne fenomény, no pozorovať ich nie je jednoduchou úlohou.
Vedcom z inštitútu MIT sa však nedávno podarilo pozorovať súhru kvantových interakcií v špeciálnom skupenstve hmoty. Išlo o rotujúcu tekutinu, zloženú z ultrachladných atómov. Podľa výskumov vedcov by v takomto type hmoty mohlo dôjsť k správaniu atómov, ktoré ešte nebolo v rámci výskumov zaznamenané.
Počas experimentu vedci pozorovali, ako sa z kruhového oblaku atómov stala štruktúra pripomínajúca ihlu. V určitom bode vedci predpokladali, že zákony klasickej fyziky budú potlačené do úzadia a naplno sa prejavia zákony kvantovej fyziky. V tom momente sa ihla rozpadla do kryštalického usporiadania. Atómy pripomínali niť, zloženú z miniatúrnych tornád.
„Kryštalizácia je vyvolaná kvantovými interakciami. Hovorí nám, že sme opustili zákony klasickej fyziky a presúvame sa do kvantového sveta,“ vysvetľuje Richard Fletcher, profesor fyziky v inštitúte MIT.
Podobnosť s klasickou fyzikou
Výskum je prvou dokumentáciou vývoja rapídne rotujúceho kvantového plynu. Správanie rotujúcich atómov je v širšom spektre podobné tomu, ako rotácia našej planéty vplýva na vývoj počasia v globálnej mierke. Coriolisova sila vzniká kvôli rotácii Zeme a vplýva na formáciu počasia. Lorentzova sila pracuje podobne, no popisuje to, ako sa častice správajú v magnetickom poli.
Neprehliadnite
„Aj vo svete klasickej fyziky vznikajú zaujímavé vzorce. Napríklad oblaky, ktoré sa okolo Zeme obtáčajú v pôsobivých špirálach. Teraz tento proces dokážeme sledovať aj v kvantovom svete,“ vysvetľuje Martin Zwierlein.
Už v 80. rokoch minulého storočia začali vedci pozorovať novú skupinu hmoty. Tá sa skladala z oblaku elektrónov, ktoré poletovali v magnetických poliach. Namiesto toho, aby sa odpudzovali a vytvorili kryštál, podľa klasickej fyziky, sa častice prispôsobili tomu, čo robili ich susedia. Elektróny sa v magnetickom poli pohybujú veľmi pomaly, tak že tento pohyb je takmer nepostrehnuteľný.
Pohyb atómov pod vplyvom rotácie sa prejavuje v oveľa väčšom merítku. Autori štúdie teda predpokladali, že ak namiesto elektrónov použijú ultrachladné atómy, fyzika interakcií bude rovnaká. Na základe toho pozorovali skupinu atómov, ktorá sa pretvorila do štruktúry, pripomínajúcej ihlu a následne dosiahla „kritickú tenkosť“.
„Klasické tekutiny, napríklad cigaretový dym, sa stávajú čoraz tenšie. V kvantovom svete má ale každá tekutina určitý limit na svoju tenkosť,“ tvrdí Zwerlein.
Vo svete fyziky sa pod tekutinami rozumejú ako kvapaliny, tak aj plyny. Označujú sa tak preto, lebo môžu tiecť.
Keď atómový oblak dosiahol kritickú hodnotu, vedci vedeli, že sú na hranici „zaujímavej fyziky“. Atómy, ktoré mali pôvodne tvar ihly sa začali krútiť a nakoniec sa rozbili do série štruktúr pripomínajúcich miniatúrne tornáda. Tieto štruktúry vznikli len vďaka rotácii plynu a silami medzi jednotlivými atómami.
Komentáre