Vedci prvýkrát pozorovali kvantový piaty stav hmoty dlhšiu dobu. Výskum sa musel odohrať na ISS

Vedci pozorovali prvýkrát piaty stav hmoty, a to vo vesmíre. Toto pozorovanie by mohlo objasniť jednu z najväčších hádaniek kvantovej fyziky.

Boseho-Einsteinové kondenzáty, ktorých existenciu predpovedal Albert Einstein a indický matematik Šatendranáth Bose takmer pred 100 rokmi, vznikajú, keď sa atómy určitých prvkov ochladia na takmer absolútnu nulu (-273,15 stupňov Celzia). V tomto okamihu sa atómy stanú entitou s kvantovými vlastnosťami, pričom každá častica funguje tiež ako jeden zo stavov hmoty, uvádza portál Phys.

Krehké kondenzáty

Boseho-Einsteinové kondenzáty prechádzajú hranicou medzi makroskopickým svetom so silami ako je gravitácia a mikroskopickou rovinou ovládanou kvantovou mechanikou.

Vedci sa domnievajú, že tieto kondenzáty obsahujú dôležité informácie o javoch ako je temná energia, o ktorej sa predpokladá, že stojí za zrýchľujúcou expanziou vesmíru. Kondenzáty sú však mimoriadne krehké a nestále. Už najmenšia interakcia s vonkajším svetom stačí na to, aby sa ohriali a neboli v stave kondenzátu.

Aj preto je pre vedcov takmer nemožné študovať ich na Zemi, kde gravitácia narúša magnetické polia potrebné na ich pozorovanie. Preto sa takýto výskum musel presunúť mimo našej planéty.

Viac ako sekundu na ISS

Včera odhalil tím vedcov z NASA prvé výsledky experimentov s Boseho-Einsteinovými kondenzátmi, ktoré prebiehali na Medzinárodnej vesmírnej stanici ISS. Tam je možná manipulácia s časticami bez obmedzení, ktoré nastávajú na Zemi.

„Mikrogravitácia nám umožňuje pracovať s atómami s oveľa slabšími silami, pretože nemusíme bojovať s gravitáciou,“ uviedol pre agentúru AFP Robert Thomson z Kalifornského technologického inštitútu.

Výskum publikovaný v časopise Nature dokumentuje niekoľko prekvapujúcich rozdielov vo vlastnostiach kondenzátov vytvorených na Zemi a na stanici ISS. Pre porovnanie, kondenzáty vytvorené v laboratóriách na Zemi vydržia iba niekoľko milisekúnd pred tým, ako sa rozptýlia, na ISS však vydržia aj dlhšie ako jednu sekundu, čo vedcom naskytá možnosť ich oveľa lepšie študovať.

Môže priniesť významné zistenia

Vytváranie piateho stavu hmoty, najmä v rámci fyzických obmedzení vesmírnej stanice, však nie je bezvýznamné. Na počiatku sú bozóny, teda častice s rovnakým počtom protónov a elektrónov ochladené pomocou laserov na takmer absolútnu nulu.

Thompson a jeho tím uviedli, že na vytvorenie kondenzátov použili rubídium, ktorý uzavreli v mikrogravitačnej pasci, čo sa dá dosiahnuť práve na ISS.

„Najpodstatnejšie je, že môžeme pozorovať atómy, keďže sú nerušené vonkajšími silami,“ uviedol Thompson. Predchádzajúce štúdie sa snažili napodobniť vplyvy beztiaže použitím lietadiel vo voľnom páde, ale až na ISS sa im podarilo udržať kondenzáty dlhšiu dobu v požadovanom stave.

Vedúci výskumu David Aveline povedal pre agentúru AFP, že štúdium Boseho-Einsteinových kondenzátov v prostredí mikrogravitácie otvára veľké množstvo výskumných príležitostí.

„Aplikácia siaha od skúšok všeobecnej relativity a hľadania temnej energie a gravitačných vĺn, až po navigáciu kozmických lodí a hľadanie minerálov na Mesiaci či na iných planétach,“ uzavrel Aveline.

Pozri aj:

Astrofyzici pozorovaním vo vesmíre potvrdili slávnu Einsteinovu teóriu relativity