Zastavili atómy a prvýkrát sledovali ich spojenie. V prevratnom experimente posunuli hranice kvantovej fyziky

Vieme, že molekuly vznikajú spojením viacerých atómov. Môžu byť len dva, inokedy tisíce. Ako presne však tento proces prebieha, bolo dlho záhadou a vedci vychádzali len zo štatistických odhadov. Atómy sa totiž spájajú prirýchlo a detailne tento proces sledovať jednoducho nebolo možné. Teda až doteraz.

Mimoriadny experiment sa vydaril kvantovým fyzikom z univerzity v meste Otago na Novom Zélande. Vôbec po prvýkrát v histórii dokázali „zastaviť“ jednotlivé atómy a sledovať ich vzájomné pôsobenie pri vzniku molekúl, informuje univerzita v tlačovej správe o výsledkoch štúdie zverejnenej vo fyzikálnom časopise APS.

Vo vákuovej komore o veľkosti hriankovača

Vedci doposiaľ pri chápaní procesu spájania atómov vychádzali zo štatistických dát zozbieraných počas experimentov s veľkým počtom atómov. Tentokrát využili špeciálne laboratórium univerzity v Otagu, vrátane laserov zrkadiel a vákuovej komory na sledovanie trojice nedeliteľných častíc. Podľa vyjadrení vedeckého tímu im historický experiment otvoril dvere do doposiaľ nevídaného mikroskopického sveta.

„Naša metóda spočíva v individuálnom zachytení a ochladení trojice atómov na teplotu rovnú milióntine Kelvina s pomocou laserových lúčov vo vákuovej komore s veľkosťou hriankovača,“ opisuje výskum profesor Mikkel Andersen.

„Následne atómové pasce spájame, vytvárame tak kontrolované interakcie, ktoré sme schopní sledovať,“ dodáva Andersen. Celý proces boli vedci schopní zaznamenať s pomocou špeciálnych mikroskopických kamier.

Na historický experiment si vedci vybrali tri atómy rubídia. Molekulu dirubídium síce tvoria len dva atómy, na vznik sú však potrebné tri. Tretí atóm je pri reakcii potrebný na to, aby odobral časť energie vzniknutej pri kolízii a zvyšná dvojica tak mohla vytvoriť dvojatómovú molekulu. Vedci počas jedinečného experimentu dokázali tento proces sledovať tak detailne, ako sa to fyzikom doposiaľ nikdy nepodarilo.

Príspevok k technológiám budúcnosti

Novozélandský vedecký tím pripúšťa, že výsledky experimentu môžu byť pre verejnosť ťažko uchopiteľné. Verí však, že v budúcnosti poslúžia k ďalšiemu vývoju kvantových technológií. Výskum môže mať podľa nich na spoločnosť rovnaký vplyv, ako kvantové experimenty staré niekoľko desaťročí, ktoré prispeli k vzniku a rozvoju počítačov či internetu.

„Nás výskum sa pokúša pripraviť pôdu pre technológie v najmenšom možnom meradle, menovite na atómovej úrovni a som nadšený, keď vidím, že naše objavy môžu ovplyvniť technologický vývoj budúcnosti,“ komentuje výsledky experimentu Andersen.

Jedným z najzákladnejších zistení, ktoré experiment priniesol, je, že atómy sa do molekuly spájajú oveľa pomalšie, ako vedci predpokladali na základe štatistických dát z predchádzajúcich výskumov. Prečo, to však netušia a budú svoje hypotézy musieť potvrdiť v ďalších fascinujúcich experimentoch.

Pozri aj:

Antarktický experiment odhalil tajomné častice, ktoré vedci nevedia vysvetliť. Naštrbujú známe fyzikálne modely