Svázali jsme tisíce molekul do jediného kvantového stavu

TLDR: Zatím rekordní posun z atomového do molekulárního Bose-Einsteinova kondenzátu hlásí tým z Chicaga. Otevírá se tak nové poznání kvantových jevů. Studie tuna.

Kvanta objevů

Krotit kvantové jevy je tak trochu jako snažit drezurovat kočky. Teoreticky jde o pozoruhodný a jednou za milion pokusů snad i úspěšný pokus  – ale častěji budete hlavou narážet do zdi. Nicméně, cvičení dělá mistra, a tak se v tomto (teď myslím ty kvantové jevy) postupně zlepšujeme! Nově skrze zatím rekordního dosažení stejného kvantového stavu u tisíců molekul!

Bose-Einsteinův kondenzát je látkou, která má typicky formu velmi řídkého plynu, jenž je následně lasery ochlazen extrémně blízko k absolutní nule. To způsobí, že se takto ochlazené atomy (nebo v tomto případě molekuly)  propadnou do stavu s nejnižší energií a pohybují se extrémně pomalu.

Díky tomu jejich energetické rozdíly zmizí a dojde k jejich překrytí atomů (nebo molekul) ve stejné kvantové superpozici. Ta je přitom tradičně pozorována jednom u jednotlivých částic – takže pomocí tohoto procesu „zvětšení“ superpozice pro molekuly se daří také „zvětšovat“ jevy z mikrosvěta tak trochu do makrosvěta.

Výsledkem je každopádně mrak atomů či molekul s vysokou hustotou, který se chová jako jeden „superatom“. Tuhle srandu už umíme nějaký čas, ale původně jenom pro jednotlivé atomy nebo jejich malé množství. Postupně si však vědátoři troufají stále na větší porce! A s tím přicházejí i drakoničtější výzvy. Asi nemá smysl teď mluvit o nějakém šokantním pokroku – nejnovější práce je jenom dalším krůčkem v maratonu postupného zlepšování vytváření Bose-Einsteinova guláše pro stále větší porce molekul!

Molekuly ano, ale…

A to je rozhodně príma! Ale zase si nemyslete, že co nevidět výzkumníci začnou do Bose-Einsteinova kondenzátu schovávat celé mrakodrapy. Ostatně, jak už je při podobné kvantové magii typické, i tentokrát si výzkumníci museli pomoct hned několika triky. Tím prvním je skutečnost, že „molekuly“ jsou v tomto případě tak trochu eufemismus.

Vědátoři pod vedením fyzika Zhendonga Zhanga z Chicagské univerzity začali tradičně s plynem obsahující plus mínus 60 tisíc atomů cesia. Ten následně ochladili a zvýšili magnetické pole tak, aby se přibližně 15 % atomů cesia srazilo a spojilo v párech do molekul dicesia. Ve dvou se to lépe táhne, takže nevázané atomy byly vyhozeny z pasti a zbyly nám tak „v podstatě molekuly“ pohybující se jen ve dvourozměrné konfiguraci.

Zdroj: KnowYourMeme/Getty/Reddit, vlastní
Zdroj: KnowYourMeme/Getty/Reddit, vlastní

Proč ve 2D? To aby se vzniklé molekuly méně rozpadaly! Při pohybu ve třech rozměrech jsou totiž méně stabilní, ale ve dvou je to o něco lepší. I tohle je tedy tak trochu další menší #IDDQD celého pokusu, který bylo nutné podstoupit, aby se na oltáři pokroku objevil další objev!

Výsledný plyn se nicméně rozhodně skládal z molekul, u nichž vědci zjistili, že všechny zaujímají stejný kvantový stav se stejnými spiny, orientací a vibracemi. Pomalé a postupné navyšování objemu nám tak furt dodává nové znalosti, které zvyšují šanci lépe chápat a napodobit podobné srandy na větším a větším množství, až…

Krůček kupředu

Až se stane nevímco! Poznávání kvantového světa a jeho „zvětšování“ na větší fláky hmoty, to je pořád vyšší dívčí. K čemu všemu nám to bude, je zatím neznámé. Vždycky v tomto bodě připomenu, že i elektrony byly kdysi podobně mlhavé, a dnes díky nim můžete živě sledovat třeba porno z druhé části světa – elektronika, která na nich frčí, se stala běžnou součástí našich životů, až bychom mohli zapomenout, jak vlastně vznikla. Pokrok je úžasný!

Jak rychle se tohle všechno stane, a jakou to bude mít podobu, na to si zatím můžete vsadit leda tak do loterie. Jisté je, že tam dole je rozhodně spousta místa k novým objevům i aplikacím, které dost možná postaví na hlavu leccos, co si myslíme o světě a jeho fungování! Za sto let se tak můžeme dočkat světa, kde bude také zcela běžné vytrénovat tucet koček do sehrané smečky, a nikdo se nad tím nepozastaví o nic víc, než nad kapesním elektronickým počítačem, na kterém tyto řádky dost možná čtete.

[Ladislav Loukota, Tomáš Komárek]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama