Viac ako sto rokov stará fyzikálna otázka má konečne svoju odpoveď
Výskumníci po prvýkrát dokázali demonštrovať časticovo-vlnový dualizmus aj pri atómoch, pomocou mimoriadne tenkého grafénového kryštálu.
Tisíce rokov sa výskumníci pokúšali odhaliť pravú povahu svetla. Je svetlo zložené z častíc alebo je to vlna. Na začiatku 20. storočia sme zistili skutočnú odpoveď, že svetlo je aj častica aj vlna. Tento objav zmenil celú vedu, no skutočné prekvapenie prišlo až o niekoľko rokov neskôr. Výskumník menom Louis de Broglie prišiel s myšlienkou, že akákoľvek hmota môže mať aj vlastnosti vlny.
Ako informuje portál IFL Science, túto hypotézu neskôr demonštroval vedec menom George Paget Thomson so svojim študentom Alexandrom Reidom. Ich experiment ukázal, že elektróny vystrelené cez kryštál sa môžu ohýbať ako svetelné vlny prechádzajúce cez medzery v žalúziách alebo ako vlny, ktoré vstúpili do úzkeho prístavu.
Jeden druh experimentu robil problémy
Objav tohto ohybu viedol k prelomovým technológiám, napríklad elektrónovému mikroskopu. Takzvaný časticovo-vlnový dualizmus sa neskôr potvrdil aj pri atómoch a neskôr aj molekulách. Tu sa ale táto teória skomplikovala. Elektróny sú približne 1,8-tisíc krát ľahšie ako najľahší atóm, čo znamená, že sa môžu ľahšie ohýbať cez kryštálovú mriežku.
Difrakcia atómu však bola doteraz pozorovaná len cez odraz. Difrakciu atómov ale výskumníci nedokázali demonštrovať cez kryštál až donedávna. Nová štúdia, ktorá musí ešte prejsť vedeckou recenziou, ukázala difrakciu atómov vodíka a hélia cez grafénový list široký jeden atóm.
Vedci vystrelili atómy kolmo na grafén, čo by malo poškodiť kryštál, no nestalo sa tak. To je podľa vedcov kľúčom k úspechu tohto experimentu. Vedci vo svojej štúdii píšu, že aj napriek vysokej kinetickej energii atómov a ich spojením s grafénovým systémom dokázali pozorovať difrakčné vzorce, ktoré vykazovali zrozumiteľný rozptyl až do ôsmich mriežkových vektorov.
Neprehliadni
Takáto difrakcia je možná vďaka krátkemu interakčnému času medzi atómom, ktorý slúžil ako projektil a mimoriadne tenkým kryštálom. Na záver výskumníci dodávajú, že vďaka niekedy až bizarným vlastnostiam kvantovej mechaniky sa môžu atómy s väčšou energiou jednoduchšie ohýbať cez kryštál bez toho, aby ho nakoniec zničili.
Záhadný svet kvantovej fyziky
Kvantová fyzika je známa tým, že častokrát jej nerozumejú ani samotní experti v odbore, nie to ešte bežný človek. Jednou z najslávnejších demonštrácií kvantovej fyziky a zároveň aj jednou z najjednoduchšie vyložených, je slávna schrödingerova mačka, ktorá je zavretá v krabici a v jednom momente aj živá, no zároveň aj mŕtva. Ak sa nachádza v uzatvorenom priestore, kde neinteraguje s okolitým svetom, nachádza sa v takzvanom stave superpozície, teda v množine všetkých svojich stavov. Keďže mačka môže byť buď živá alebo mŕtva, nachádza sa súčasne v dvoch stavoch, kým krabicu neotvoríme a našim pozorovaním s mačkou “neinteragujeme”.
Kvantový svet ale ukrýva oveľa viac fascinujúcich, no na prvý pohľad ťažko pochopiteľných vecí. Napríklad na rozdiel od nášho sveta, v kvantovom svete je možná teleportácia, čo sa koncom minulého roka podarilo dokázať výskumníkom z Northwestern University. Americkým vedcom sa podarilo uskutočniť kvantovú teleportáciu na vzdialenosť 30 km pomocou konvenčnej optickej komunikačnej linky.
Kvantová teleportácia využíva kvantové previazanie, pri ktorom majú dve častice prepojenie bez ohľadu na vzdialenosť medzi nimi. Kvantové previazanie je opakovane preukázaný fenomén, ktorý zdanlivo narúša takzvaný informačný limit. Informačný limit nám hovorí, že nič, čo so sebou nesie informáciu (pozn. Informácia je v tomto kontexte všetko, čo môžeme interpretovať ako správu alebo signál napr. rádiové vlny) nedokáže prekročiť rýchlosť svetla.
Ak chceme komunikovať s planétou, ktorá sa nachádza od nás 30 svetelných rokov, najrýchlejšie, ako môžeme dostať správu k adresátovi podľa informačného limitu je 30 rokov, rovnako ako trvá svetlu prejsť túto vzdialenosť. Kvantové previazanie nám ale teoreticky umožní komunikovať s adresátom instantne, ak teda nájdeme spôsob, ako využiť kvantové previazanie na poslanie zrozumiteľnej správy.
Komentáre