Vedci z univerzity v Kjóte vytvorili najchladnejšie miesto vo vesmíre: Čo tam skúmajú?
Museli by existovať mimozemšťania na to, aby niečo prekonalo teploty vytvorené experimentom, tvrdia vedci z partnerskej univerzity.
Vo vesmíre by museli existovať mimozemšťania na to, aby niečo prekonalo výskum vedcov z Kyoto University, tvrdia vedci z Rice University, ktorí sa podieľajú na ambicióznom experimente.
V spolupráci americkej a japonskej univerzity sa výskumníkom podarilo vytvoriť atómy, ktoré sú približne 3-miliardykrát chladnejšie, než je teplota medzihviezdneho vesmíru. Týmto počinom otvárajú dvere do úplne novej formy kvantového magnetizmu. Vedci použili špeciálnu laserovú technológiu na to, aby podchladili fermióny – jedny z dvoch typov častíc, z ktorých sa skladá všetka hmota vo vesmíre. Ich telpota sa nachádza len jednu miliardtinu nad absolútnou nulou, teplotou pri ktorej sa prestávajú atómy pohybovať a tým pádom prestávajú prebiehať všetky procesy.
Táto teplota je približne 3-miliardykrát menšia ako teplota medzihviezdneho priestoru, ktorý je aj dnes zahrievaný radiáciou, ktorá ostala po veľkom tresku. Vedci vysvetľujú, že pri takýchto extrémne nízkych teplotách sa fyzika mení a do popredia sa dostávajú zákony kvantovej mechaniky. To umožňuje výskumníkom pozorovať nové fenomény.
Aj atómy sa musia riadiť kvantovými zákonmi, rovnako ako elektróny a fotóny, no toto správanie nie je až také zjavné, až kým nemajú mimoriadne nízku teplotu, spravidla len zlomok stupňa nad absolútnou nulou. V procese chladenia sa využívajú lasery, ktoré zároveň slúžia na usmernenie ich pohybu. Vedci tak môžu vytvoriť 1D, 2D a 3D kanály svetla slúžiace ako kvantový simulátor. To im umožňuje vyriešiť problémy, s ktorými si bežné počítače nedokážu poradiť.
V rámci svojho výskumu vedci z Kyoto University a Rice University skúmali magnetické a supervodivé správanie materiálov. Nízke teploty dokázali vedci vytvoriť na základe mimoriadnej symetrie systému. Použili pritom model, ktorý je známy aj ako SU(N). SU v tomto prípade znamená matematický spôsob opisovania symetrie a N znamená možné spiny častíc v modeli. Čím vyššia je hodnota N, tým je sústava symetrickejšia a tým komplexnejšie magnetické správanie vykazuje.
Neprehliadnite
Prvý výskum svojho druhu
Atómy Yterbia majú šesť možných spinov a simulátor univerzity Kyoto je prvým, ktorému sa podarilo odhaliť magnetické korelácie v SU(6) modeli. Vedci sa pokúšali zistiť prečo sa z pevných látok stávajú kovy, izolanty, supervodiče, alebo magnety. Experiment je mimoriadnym úspechom, pretože s týmto problémom si nedokážu poradiť ani tie najvýkonnejšie superpočítače na Zemi.
Výsledky rozhodne fascinujú, no vedci zatiaľ nemajú potrebné nástroje na to, aby dokázali objav potiahnuť ešte ďalej. Momentálne neexistuje nič, čo by dokázalo zmerať správanie takéhoto systému, no vedci už usilovne pracujú na tom, aby tieto nástroje vytvorili.
„Systémy, s ktorými pracujeme, sú mimoriadne exotické a výnimočné. Dúfame, že ich štúdiou a pochopením dokážeme identifikovať základné ingrediencie, ktoré sú základom pre skutočné materiály,“ tvrdí Kaden Hazzard z Rice University.
Čím viac totiž vedci častice ochladzujú, tým exotickejšie skupenstvá hmoty vznikajú. Medzi ich zvláštne vlastnosti patrí to, že nie sú usporiadané do očividného vzorca, no nie sú ani náhodné. Existujú určité korelácie, no tie nevidno sledovaním len niekoľkých atómov. Vedci musia pochopiť celý systém, aby videli čo sa v ňom deje.
Komentáre