Sto rokov sme sa mýlili. Vedci potvrdili teóriu, ktorej už nik neveril. Mechanické vlny ukrývajú zvláštny fenomén
Výskumníci dosiahli významný míľnik v oblasti fyziky. Vytvorili viazané stavy v kontinuu v jednej častici.
Výskumníci z univerzity POSTECH v spolupráci s Jeonbuk National University po prvýkrát úspešne demonštrovali úplné uzatvorenie mechanických vĺn v rámci jedného rezonátora. Ide o niečo, čo bolo dlhodobo pokladané za teoreticky nemožné.
Obrovské množstvo technológií, od smartfónov až po ultrazvuk a rádiá sa spoliehajú na rezonanciu. Ide o fenomén, v rámci ktorého sú vlny špecifických frekvencií zosilnené. Typické rezonátory však postupne strácajú energiu a vyžadujú si neustály prísun novej energie, aby mohli fungovať.
Výskumníci prelomili pretrvávajúci teoretický problém
Pred sto rokmi sa však objavila hypotéza, podľa ktorej bolo možné za určitých podmienok uväzniť vlny na neobmedzenú dobu bez toho, aby im unikala energia. Ide o takzvané viazané stavy v kontinuu. Pre lepšiu predstavu si ich môžeš vybaviť ako víry, ktoré ostávajú na mieste aj keď ich obteká rieka. Desaťročia výskumníci verili tomu, že takýto fenomén nemôže existovať v kompaktnom systéme o jednej častici.
Výskumníkom sa však podarilo prelomiť túto dlhodobú teoretickú bariéru. V rámci práce dokázali úspešne demonštrovať viazaný stav v kontinuu v jednej častici. Autori štúdie vytvorili platformu, ktorú mohli jemne vyladiť presne tak, ako potrebovali. Túto platformu tvorili cylindrické častice. Autori štúdie presne nastavili, ako sa tieto cylindre dotýkajú. To im dovolilo ovládať, ako medzi sebou interagujú mechanické vlny na hranici, kde sa cylindre dotýkali.
Vedci pozorovali, že pri špecifickom nastavení cylindrov sa mechanická vlna stala plne uzatvorený v jednom cylindri bez toho, aby energia unikala z cylindra do okolitých štruktúr. V tento moment sa ukázalo, že viazané stavy v kontinuu nie sú len teoretické, no vedci ich po prvýkrát pozorovali v experimente.
Neprehliadni
“Čo sa stane, keď tieto špeciálne cylindre prepojíme do väčšej reťaze? Vzniká fenomén, ktorý označujeme ako ploché pásmo. Predstav si, že by si hodil kameň do rybníka a videl vlny, ktoré sa však nehýbu. Namiesto toho vibrujú len na mieste. Aj keď sústava dovoľuje pohyb vlny, vlna sa nešíri a ostáva perfektne uzatvorená. Tento fenomén nám otvára nové možnosti pre získavanie energie, mimoriadne citlivé senzory, či pokročilé formy komunikácie,” vyjadril sa doktor Yeongtae Jang, vedúci výskumu.
Výskumníci dodávajú, že ich výskum dokázal prekonať veľmi dôležitú a dlho pretrvávajúcu teoretickú hranicu. Zároveň ale vysvetlili, že tento výskum prešiel len prvou fázou. Ďalšie štúdie sú naplánované, ktoré preskúmajú tento fenomén viac do hĺbky.
Na prahu “nemožných objavov”
Čo sa týka nemožných objavov, prelomová štúdia prišla aj v posledných mesiacoch minulého roka. Výskumníci z University of Tokyo dokázali po prvýkrát prepojiť chloroplasty so živočíšnymi bunkami. Chloroplasty umiestnili do buniek škrečka, čím umožnili bunkám fotosyntézu.
V rámci štúdie dokázali výskumníci nielen úspešne vložiť chloroplasty do živočíšnych buniek, no zároveň sa im to podarilo urobiť tak, že chloroplasty dokázali vykonávať fotosyntézu dva dni po zákroku. Autori štúdie vysvetľujú, že tento proces môže pomôcť pri výrobe umelej kože. Umelé tkanivá môžu mať problém rásť kvôli nedostatku kyslíku. Ak by sme ale do týchto tkanív dokázali pridať bunky s chloroplastmi, existuje šanca, že by sa do umelého tkaniva dokázala dostať potrebná energia a kyslík.
Fotosyntetický elektrónový transport generuje chemickú energiu a považujeme ho za mimoriadne dôležitý proces, ktorý prebieha v rastlinách a siniciach. Autori štúdie spočiatku predpokladali, že chloroplasty budú strávené živočíšnymi bunkami len niekoľko hodín po implantácii. Ukázalo sa ale, že chloroplasty dokázali správne fungovať až dva dni a prebiehala v nich fotosyntéza.
Výskumníci v ďalších výskumoch skúmajú tieto hybridné bunky a plánujú priniesť viac výhod rastlín pre živočíchov. Viac o tomto výskume nájdeš v našom článku.
Komentáre