Nič vyskytujúce sa v prírode nemá takú teplotu: Experiment NASA vytvoril bubliny kolísajúce nad absolútnou nulou

Cold Atom Lab na palube ISS pracuje na zaujímavom experimente na hraniciach fyzikálnych zákonov.

Vedci vytvorili bubliny z atómov len zlomok stupňa nad absolútnou nulou
Zdroj: NASA

Už počas programu Apollo si astronauti všimli zvláštne správanie kvapalín v prostredí mikrogravitácie. Namiesto toho, aby vytvorili tvar kvapky sa zoskupujú do guľových tvarov. Vedci tento dej pozorovali po prvýkrát aj pri plyne podchladenom k takmer absolútnej nule, najnižšej možnej teplote, akú môže hmota dosiahnuť, píše portál NASA.

Americká vesmírna agentúra tento úkaz zaznamenala v laboratóriu Cold Atom Lab, prvého kvantového laboratória na palube Medzinárodnej vesmírnej stanici. Atómy plynu sa im podarilo podchladiť milióntinu stupňa nad absolútnou nulou a následne z nej vytvorili duté sféry. Podobné pokusy na povrchu Zeme neboli nikdy úspešné. V prostredí našej planéty sa atómy ťahajú smerom nadol, čiže vytvoria tvar pripomínajúci skôr šošovku, než bublinu.

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

Podchladené „bubliny“ môžu vedci využívať ďalej pri nových experimentoch. Mohli by pomocou nich preskúmať piate skupenstvo hmoty, takzvaný Bose-Einsteinov kondenzát. Toto skupenstvo hmoty vzniká podchladením bozónov na teploty blížiace sa k absolútnej nule. Pomocou Bose-Einsteinovho kondenzátu môžu vedci pozorovať kvantové vlastnosti atómov v škálach viditeľných voľným okom. Ideálnym príkladom sú častice, ktoré sa niekedy správajú ako solídne objekty a inokedy ako vlny.

Projekt odohrávajúci sa v NASA’s Cold Atom Lab, si nevyžaduje žiadnu asistenciu astronautov na palube ISS. Celý proces sa odohráva v uzatvorenej vákuovej komore, kde sa pomocou magnetických polí ohýba podchladený plyn do požadovaných tvarov. Samotné laboratórium, ktoré je veľké asi ako minichladnička, riadia vedci z Jet Propulsion Laboratory na diaľku.

Experimenty v kvantovom svete

Najväčšie bubliny v laboratóriu majú priemer len jeden milimeter a hrúbku jeden mikrón (pozn. redakcie: tisícina milimetra). Tieto bubliny sú mimoriadne tenké a našli by ste v nich len tisíc atómov. Ak sa to zdá ako vysoké číslo, trak treba uviesť, že v kubickom milimetri vzduchu na Zemi nájdeme triliardy molekúl.

„Nič, prirodzene sa vyskytujúce v prírode, nemôže byť také chladné ako atómy v Cold Atom Lab,“ vysvetľuje David Aveline, ktorý pracoval na tomto projekte.

Vystaviť atómy extrémnym alebo len iným podmienkam je kľúčové pre ich pochopenie. Zároveň ide o spôsob, ako nájsť pre materiály praktické využitie. Experiment na palube ISS umožňuje vedcom popísať správanie látok mimo gravitácie našej planéty, ktorá do veľkej miery ovplyvňuje správanie tekutín. V tomto experimente sa vedcom podarilo vytvoriť podchladené bubliny. Ďalším krokom bude vytvorenie podchladeného plynu a Bose-Einsteinovho kondenzátu. Následne vedci analyzujú jeho správanie.

Podľa teoretických prác by vedci dokázali z bublín v Bose-Einsteinovom kondenzáte vytvoriť malé víry v kvantovom materiáli. Ide o jeden zo smerov, ktorým sa môžu vedci vydať, ak chcú porozumieť fyzikálnym vlastnostiam piateho skupenstva hmoty. Pokroky v kvantovom svete a technológiách umožnia vedcom navrhnúť nové systémy, či už ide o navigáciu alebo senzory na študovanie Zeme, či našej sústavy.

Prihláste sa k odberu správ z Vosveteit.sk cez Google správy

Komentáre