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.
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.
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.
Neprehliadnite
„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.
Komentáre