Přepnutí z relativity do kvantové fyziky vyvolává kvantová tornáda  
Vezměte milion atomů sodíku. Zchlaďte je na teplotu blízkou absolutní nule, aby vznikl Bose-Einsteinův kondenzát. Ten vložte do elektromagnetické pasti. Důkladně míchejte rychlostí asi 100 otáček za sekundu. Oblak atomů sodíku udělá nudli, která se nakonec promění na krystalickou strukturu tvořenou kvantovými tornády.
Vznik kvantových tornád v oblaku atomů sodíku. Kredit: MIT.
Vznik kvantových tornád v oblaku atomů sodíku. Kredit: MIT.

Není tajemstvím, že tenhle vesmír ovládají dvě poměrně protikladné fyziky. Na makrosvět dohlíží obecná relativita a v mikrosvětě vládne přízračná kvantová fyzika. Fyzici amerického Massachusetts Institute of Technology (MIT) pozorovali okamžik, kdy se atomy „přepnou“ z klasické relativity do kvantového módu. A byla to pecka.

 

Martin Zwierlein. Kredit: MIT.
Martin Zwierlein. Kredit: MIT.

V kvantovém světě stínů jsou možné věci, na které bychom v realitě obecné relativity normálně ani nepomysleli. Částice mohou existovat na více místech nebo ve více stavech zároveň, mohou se prokousat nepřekonatelnými bariérami, nebo třeba sdílejí informaci na ohromnou vzdálenost.

 

K těmto a dalším podivným jevům dochází při interakcích nepatrných částic, ale, bohužel, klasická relativistická fyzika do toho zasahuje z makrosvěta a pro nás je obtížné tyto interakce podrobně studovat. Musíme hledat cesty, jak kvantové jevy „zesílit“, aby pro nás byly zřetelnější. Jednou z možností je atomy zmrazit na zlomek teploty nad absolutní nulou, čímž vznikne populární Bose-Einsteinův kondenzát. Ten vykazuje kvantové vlastnosti ve větším, lépe pozorovatelném měřítku.

 

Tým MIT Martina Zwierleina zkoumal Hallovu kapalinu, zvláštní formu hmoty, kterou tvoří oblaky elektronů polapené v magnetických polích. Tyto oblaky mezi sebou interagují zvláštními způsoby a vznikají při tom kvantové jevy. Badatelé nepoužili přímo elektrony, které by bylo obtížné pozorovat, nýbrž Bose-Einsteinův kondenzát z asi 1 milionu ultrazmražených atomů sodíku.

 

Jak říká Zwierlein, nechali BE kondenzát z atomů sodíku fungovat jako zmíněné oblaky elektronů, ale mohli jejich chování snadněji ovládat a pozorovat. Díky tomu mohli sledovat, co dělají jednotlivé atomy a jak na ně působí kvantová mechanika. Umístily takový oblak atomů do elektromagnetické pasti a nechali ho tam rotovat rychlostí asi 100 otáček za sekundu. Oblak se protáhl do tvaru nudle, byl tenčí a tenčí a pak se atomy sodíku „přepnuly“ do kvantového módu.

 

Logo. Kredit: MIT.
Logo. Kredit: MIT.

Nudle se nejprve začala kroutit jako nějaký had a pak se rozpadla na segmenty. Celý oblak stále rotoval a segmenty vzápětí vytvořily zvláštní krystalickou strukturu, kterou badatelé popsali jako strunu kvantových tornád. Toto chování bylo ovládáno interakcemi mezi atomy sodíku. Vědci jsou přesvědčeni, že by to mohlo mít zajímavé důsledky pro klasickou i kvantovou fyziku.

 

Podle Zwierleina je to jako když se se z „efektu motýlích křídel“ (mávání křídel motýlka může nakonec vytvořit hurikán na protější straně světa), stane „kvantové počasí“. Drobné kvantové nestability v Hallova kapalině nakonec vytvoří krystalickou strukturu z kvantových tornád. My teď díky průlomu Zwierleinova týmu můžeme pozorovat kvantové jevy, které se na tom podílejí.

 

Literatura

New Atlas 6. 1. 2022.

Nature 601: 58–62.

Datum: 07.01.2022
Tisk článku

Související články:

Kvantová mechanika na vlastní oči: Entanglement objektů o šířce vlasu!     Autor: Stanislav Mihulka (27.04.2018)
Kvantoví fyzici uvařili rekordní polévku s 15 biliony entanglovaných atomů     Autor: Stanislav Mihulka (19.05.2020)
Cubesat SpooQy-1 zvládl miniaturizovaný kvantový entanglement na orbitě     Autor: Stanislav Mihulka (29.06.2020)
Fyzici kvantově provázali dva naprosto odlišné velké objekty     Autor: Stanislav Mihulka (30.09.2020)



Diskuze:

Fakt jo

Petr Nováčekk,2022-01-09 03:10:04

Tak jsem to udělal podle návodu a fakt to funguje!

Odpovědět


Výborný recept !

Vladimír Bzdušek,2022-01-09 14:42:44

Doplnil som ho do manželkinej kuchárky.

Odpovědět

Nadpis

František Luft,2022-01-08 19:06:46

V nadpisu je slovo "relativita" nejspíš omylem, když s ní experiment nesouvisí?

Odpovědět


Re: Nadpis

M. Marvan,2022-01-09 06:34:23

Rozhodně to není omyl, relativita je ještě čtyřikrát zmíněná v textu.

Odpovědět


Re: Re: Nadpis

František Luft,2022-01-09 21:06:38

Tak jsem to myslel, jestli není omyl vůbec zmiňovat v článku obecnou relativitu. Kde se u těch atomů projevovala?

Odpovědět


Re: Re: Re: Nadpis

M. Marvan,2022-01-10 09:10:34

To bych také rád věděl.

Zkusme porovnat článek na Oslu a citovaný zdroj (zpráva na New Atlasu). Na první pohled jde o velmi volný překlad. Převážně je vzájemná korespondence obou textů zcela jasná (ačkoliv jsou výjimky, třeba věta "A byla to pecka" je jen v české verzi).

Všechny čtyři výskyty relativity v české verzi lze snadno vyhledat v anglické verzi a porovnat.

... the classical physics we’re used to ...
... obecná relativita ...

... from one to the other ... (odkaz na předchozí užití termínu "classical physics")
... z klasické relativity do kvantového módu ...

... to our everyday understanding of the world ...
... v realitě obecné relativity ...

... the overarching world of classical physics ...
... klasická relativistická fyzika ...

Žádné vysvětlení Vám nenabídnu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nadpis

Vojtěch Kocián,2022-01-10 15:49:38

Autor byl při překladu jen trochu kreativní. Nicméně klasická (tedy nekvantová) mechanika je opravdu popsána Obecnou teorií relativity. Že by v tomto konkrétním případě nejspíš stačilo použít starého dobrého Newtona, je věc druhá.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nadpis

M. Marvan,2022-01-12 12:47:58

Proč je to druhá věc? Pokud by k žádnému přepnutí z relativity do kvantové fyziky nedošlo, odkud by potom plynulo, že právě takové přepnutí vyvolává kvantová tornáda?

Odpovědět

Jak nahoře, tak i dole.

Mintaka Earthian,2022-01-07 19:09:49

Skvělá práce.

Předpovídaly některé modely takové chování, nebo je to úplně nečekaný výsledek?

Odpovědět


Re: Jak nahoře, tak i dole.

V V,2022-01-08 13:37:49

vypada to jako vrtulky kdyz ve školce pri obede..

Odpovědět


Re: Re: Jak nahoře, tak i dole.

Aleš Mikulenčák,2022-01-08 20:45:25

Já v tom vidím eliptické galaxie...

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace