Zařízení IR Image Furnace na výrobu supravodivých i jiných materiálů od Quantum Design. Kredit: CC0 Public Domain.

Vakuum, které je prázdné, a přitom není prázdné, nepřestává vědce fascinovat. Podle Heisenbergova principu neurčitosti v rámci kvantové elektrodynamiky v něm i v základním stavu neustále vznikají a zanikají virtuální částice. Vakuum je vlastně jako moře kvantových fluktuací. Potvrzují to známé jevy jako Lambův posun, spontánní emise nebo Casimirův jev.

Frank Wilczek. Kredit: Wilczek Quantum Center.

Frank Wilczek z čínské Shanghai Jiao Tong University a jeho spolupracovníci zjišťovali, zda je možné vakuové fluktuace využít k ovlivňování makroskopických kvantových stavů. Vakuové fluktuace ve volném prostoru jsou podle nich příliš slabé na to, aby vyvolaly pozorovatelné účinky v makroskopických systémech kondenzované hmoty. Aby to překonali, použili terahertzový rezonátor s děleným prstencem (split-ring). Jde o temný rezonátor (dark cavity) dokáže změnit elektromagnetické prostředí a výrazně zesílit vakuové fluktuace.

V nové studii umístili supravodič NbSe2 (selenid niobu) do temného rezonátoru a vytvořili zařízení, v němž jsou supravodič s rezonátorem vzájemně propojeny. Při experimentech zjistili, že došlo k výraznému zvýšení kritické teploty, při níž materiál přechází do supravodivého stavu. Jde o první experimentální pozorování supravodivosti zesílené vakuovými fluktuacemi.

Logo. Kredit: Shanghai Jiao Tong University.

Aby objasnili původ tohoto zesílení supravodivosti, provedli vědci řadu kontrolních experimentů, v nichž systematicky měnili několik parametrů, včetně geometrie rezonátoru a její charakteristické frekvence nebo třeba tloušťky materiálu. Experimenty spolehlivě vyloučily triviální vysvětlení, jako je mechanické napětí, degradace materiálu, nehomogenita nebo stínicí účinky kovu.

Wilczek s kolegy vytvořili teoretický model, který objasňuje mechanismus stojící za pozorovaným jevem. Navrhli vysvětlení, podle něhož si supravodivý stav s temným rezonátorem vyměňuje virtuální fotony. Tím dochází ke snížení energie supravodivého stavu, a supravodivost se proto zesiluje.

Jak k tom Wilczek poeticky dodává, vakuum slouží v praktické fyzice většinou jen jako jeviště, kde se odehrávají různé jevy. Jejich výzkum ale ukazuje, že samotné jeviště se může stát aktivním účastníkem, který za jistých okolností zasahuje do supravodivosti a mění chování kvantové hmoty.

Video: What Makes Physics Beautiful, According to a Nobel Prize Winner

Video: The Empty Atom Myth: Why “Nothing” Isn’t Empty at All

Literatura

Physorg 24. 8. 2026.

Nature 19. 8. 2026.