Molekula svetla a hmoty: Dlho predpokladaná príťažlivosť medzi atómami bola po prvýkrát odmeraná
Vedci z TU Wien v sofistikovanom experimente pozorovali správanie polarizovaných atómov.
Pomocou lasera dokážu vedci polarizovať atómy, teda vytvoriť stav, kedy je jedna strana pozitívne nabitá, zatiaľ čo tá druhá je nabitá negatívne. Vďaka tomu sa začnú atómy priťahovať vďaka mimoriadne špeciálnemu vzťahu, a hoci je táto väzba neskutočne slabá, stále sa dá odmerať. To sa podarilo vedcom z TU Wien.
Sila ktorú atómy pociťujú vychádza priamo z nich, no laser je v tomto procese kľúčovým, pretože im umožňuje túto väzbu vytvoriť. Vedci to označujú ako „molekula svetla a hmoty“. Ide o jav, ktorý bol dlhú dobu predpokladaný, no až doteraz sa ho nepodarilo meraním dokázať. Vo svojej štúdii vysvetľujú aj to, že tento proces je dôležitý pre manipulovanie atómov s teplotou blízko absolútnej nuly alebo pri tvorbe molekúl vo vesmíre.
„Elektricky neutrálny atóm je pozitívne nabité jadro obklopené negatívne nabitými elektrónmi. Ak sa objaví externé elektrické pole, distribúcia nábojov sa o kúsok zmení. Pozitívny náboj sa posunie na jednu stranu, zatiaľ čo negatívny sa posúva na druhú stranu. Tak vznikajú polarizované atómy,“ vysvetľuje Philipp Haslinger, autor štúdie.
Svetlo je v tomto prípade elektromagnetické pole, ktoré sa mení veľmi rýchlo a aj vďaka nemu môžu vedci dosiahnuť polarizáciu atómov. Ak sa vedľa seba nachádza niekoľko atómov, opozitné náboje sa otočia smerom k sebe a atómy sa začnú priťahovať. Ako už bolo spomenuté, táto príťažlivosť je mimoriadne slabá, vedci teda musia byť opatrní, ak ju chcú odmerať.
Magnetická pasca
V rámci svojho výskumu vedci uväznili atómy v magnetickej pasci a schladili ich na teplotu milióntiny Kelvina, teda len kúsok nad absolútnou nulou. Absolútna nula je teplota, pri ktorej zastane pohyb atómov a tým pádom aj všetky fyzikálne procesy. K tejto teplote sa vedci môžu priblížiť, no nedokážu ju dosiahnuť.
Absolútnu nulu definujú vedci ako 0 Kelvinov alebo -273,15 °C. Výskum z minulého roku stanovil rekord pre najnižšiu teplotu vytvorenú človekom, v tomto prípade 100-milióntin stupňa nad absolútnou nulou.
Neprehliadnite
Keď vedci zachytia atómy a schladia ich, magnetickú pascu vypnú a atómy sa dostávajú do voľného pádu. Ak počas tohto procesu atómy osvietia laserom, vytvára sa medzi nimi príťažlivosť a expanzia atómového oblaku sa spomaľuje. Tak sa vedcom podarilo túto príťažlivosť odmerať.
„Polarizovanie atómov laserom nie je novinkou. Čo je však prelomom je fakt, že sme túto polarizáciu vytvorili kontrolovaným spôsobom a vytvorili merateľnú príťažlivosť medzi jednotlivými atómami,“ vysvetľuje Matthias Sonnleitner, ktorý vypracoval teoretické základy experimentu.
Výsledky môžu mať výrazné implikácie pre odbor astrofyziky. Ako hovoria autori štúdie, v gigantickom vesmíre môžu aj malé sily hrať významnú úlohu. Meraním príťažlivosti medzi atómami vedci môžu vysvetliť fyzikálne fenomény, ktoré sa doteraz vysvetliť nedali.
Komentáre