ŠVÉDSKA AKADÉMIA VIED AJ V TOMTO ROKU UDELILA NAJPRESTÍŽNEJŠIE OCENENIE TROM FYZIKOM ZA VÝSKUM SUPRAVODIVOSTI A SUPRATEKUTOSTI

O superchladnej hmote vieme opäť viac

V roku 2001 dostala Nobelovu cenu za fyziku trojica vedcov, ktorí sa zaslúžili o poznanie takzvaných Boseových-Einsteinových ...


Alexej Abrikosov. FOTO – REUTERS

V roku 2001 dostala Nobelovu cenu za fyziku trojica vedcov, ktorí sa zaslúžili o poznanie takzvaných Boseových-Einsteinových kondenzátov. Ide o zvláštne stavy hmoty, ktoré sa objavujú pri teplotách tesne nad absolútnou nulou (v Kelvinovej termodynamickej škále 0 stupňov, v Celziovej približne -273,15 stupňa). Atómy v Boseových-Einsteinových kondenzátoch akoby „spievali jednohlasne“, čo predstavuje látkový náprotivok laserových lúčov, v ktorých sa takto zladene správajú častice svetla, fotóny.

Tohtoročná Nobelova cena za fyziku odmeňuje opäť troch vedcov a opäť za kľúčové príspevky k poznaniu javov, ktoré sa (v súvislosti s praktickým využitím možno povedať: žiaľ) zatiaľ prejavujú takmer výlučne iba v oblasti supernízkych teplôt – supravodivosti a supratekutosti. Tento fakt zvýrazňuje dôležitosť poznania, ako sa správa hmota pri supernízkych teplotách.

Newtonova fyzika nám umožňuje pochopiť takmer všetky javy vo svete našej každodennej skúsenosti, v makrosvete. Vo väčšej mierke vesmírneho megasveta nám v tom pomáha Einsteinova teória relativity špeciálna i všeobecná. Prejavy, ktoré opisuje druhý, nemenej dôležitý (a podľa názoru mnohých ešte dôležitejší) oporný pilier modernej fyziky, kvantová fyzika, zväčša zostávajú nášmu oku skryté, lebo prebiehajú v mikrosvete atómov. Vidíme iba ich súhrnné výsledky. Aj tu predsa len existujú situácie, v ktorých je priebeh kvantových javov očividný. Hlavnými príkladmi sú práve supravodivosť a supratekutosť.

Supravodivosť

Od 19. storočia je známe, že kovy a niektoré zliatiny vedú elektrický prúd vďaka tomu, že umožňujú pohyb elektrónov medzi svojimi atómami. Atómy však pri tom vibrujú, pohyb elektrónov je neorganizovaný, produkuje sa teplo a výsledkom sú straty energie. Hovorí sa, že vodiče kladú elektrický odpor. Priveľké prúdy môžu vodič aj roztopiť. V roku 1911 však holandský fyzik Heike Kamerlingh Onnes objavil, že ak umiestni ortuť do kvapalného hélia (iba zhruba štyri stupne nad absolútnou nulou), elektrický odpor ortute sa celkom stratí. Tento jav označil ako supravodivosť a práve vďaka nemu dostal v roku 1913 Nobelovu cenu za fyziku. Supravodivosť po takmer 50 rokoch vysvetlili americkí fyzici John Bardeen, Leon Cooper a Robert Schrieffer (NC za fyziku pre rok 1972) tak, že niektoré záporne nabité elektróny v supravodiči vytvárajú páry, označované ako Cooperove. Tie potom prechádzajú atómovou štruktúrou oveľa ľahšie ako jednotlivé elektróny. Supravodivosť takzvaných supravodičov typu I však môže vynulovať magnetické pole. Odolávajú mu, kým nie je prisilné, čo sa označuje ako Meissnerov jav. Supravodiče typu II, všeobecne zliatiny rôznych kovov či zlúčenín, skladajúcich sa z nekovov a medi, však Meissnerovmu javu nepodliehajú a zostávajú supravodičmi aj v silných magnetických poliach. O tom už Bardeenova, Cooperova a Schriefferova teória nehovorila.

Tu vstupuje do hry práca prvého z tohtoročných fyzikálnych nobelistov, Alexeja Abrikosova. Supravodiče typu II vysvetlil, keď zohľadnil hustotu supravodivého materiálu, existenciou vírov, cez ktoré prechádza magnetické pole bez toho, aby likvidovalo supravodivosť. Vychádzal pri tom z teórie druhého tohtoročného nobelistu, Vitalija Ginzburga, ktorú vytvoril spolu s Levom Landauom a v zásade predpovedala existenciu dvoch typov supravodičov.

Supratekutosť

V 30-tych rokoch objavil ruský fyzik Pjotr Kapica, že kvapalné hélium-4 (dva protóny a dva neutróny v jadre), superochladené na iba asi dva stupne nad absolútnou nulou, preteká aj malými pórmi bez akéhokoľvek trenia, a teda energetických strát. Jav okamžite vysvetlil Lev Landau a dostal za to v roku 1962 NC za fyziku (Kapica tú svoju až v roku 1978). Jav sa začal označovať ako supratekutosť.

Supratekuté hélium je ukážkou Boseovho-Einsteinovho kondenzátu. Supratekutosť sa však pri ešte nižšej teplote podarilo v 70-tych rokoch dosiahnuť aj v prípade hélia-3 (dva protóny a jeden neutrón v jadre). Jeho stavba však vylučovala, aby sa stalo Boseovým-Einsteinovým kondenzátom. Paralela so spomenutými Cooperovými pármi elektrónov však v ňom supratekutosť mohla vysvetliť. Práve to urobil tretí tohtoročný nobelista, Anthony Leggett. Pravda, v héliu-3 vytvárajú pri superochladení páry atómy.

Od teórie k praxi

Hoci tohtoročná NC za fyziku odmeňuje výsostne teoretické pokroky, ich praktické využitia, existujúce i potenciálne, sú mnohoraké. Supravodivosť je už dnes základom napríklad magnetického pohonu rýchlovlakov a supravodivé magnety sa využívajú v medicíne (v zobrazovacích diagnostických zariadeniach, vrátane magnetickej rezonancie), a tiež v priemyselných výrobných procesoch. Spektrum využitia supravodivých materiálov je však oveľa širšie a zasahuje aj do komunikácií a počítačových technológií.

Hlavným problémom je nákladná výroba a udržiavanie kvapalného hélia. Vedci sa preto usilujú vyvinúť takzvané vysokoteplotné supravodiče. Kľúčom bude prekročenie teploty mínus 196 stupňov Celzia, pri ktorej sa skvapalňuje lacnejší a manipulovateľnejší dusík. Praktické využitie supratekutosti je oproti tomu záležitosťou vzdialenejšej budúcnosti.

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Last minute tipy na Kapverdské ostrovy
  2. Voda, kotol, vymknutie: Čo stoja najčastejšie domáce katastrofy?
  3. Žijú, lebo sa nevzdali. Príbehy ľudí bojujúcich za svoje zdravie
  4. Nový Volkswagen Arteon sa predstaví na bratislavskom autosalóne
  5. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz
  6. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family
  7. Päť tipov, kam na predĺžený víkend v máji
  8. Inteligencia vo všetkom
  9. Volvo V90 Cross Country je pripravené na každé dobrodružstvo
  10. Continental spúšťa dlhodobý test pneumatík s vodičmi z Facebooku
  1. Ako efektívne využiť podlahové kúrenie?
  2. Samsung Galaxy S8: smartfón s výnimočným displejom
  3. Túžite byť matkou, ale nedarí sa? Poďme hľadať dôvody!
  4. Last minute tipy na Kapverdské ostrovy
  5. Ako sa menila obľúbená bratislavská štvrť
  6. Nové investičné projekty v Schladmingu s výhľadom na zjazdovku
  7. Podľa M. Borguľu je práca mestskej polície slabá a nedôsledná
  8. Znížená sadzba pri pôžičke v mBank už len štyri dni
  9. Odborníci poradia, komu sa oplatí využívať obnoviteľné zdroje
  10. Katarína (28): Z bývania na Nobelovej mám dobrý pocit
  1. Žijú, lebo sa nevzdali. Príbehy ľudí bojujúcich za svoje zdravie 8 022
  2. Šokujúce: ako sa každý Slovák dokáže ľahko naučiť po anglicky 7 294
  3. Nový Volkswagen Arteon sa predstaví na bratislavskom autosalóne 6 888
  4. Last minute tipy na Kapverdské ostrovy 6 870
  5. Päť tipov, kam na predĺžený víkend v máji 6 108
  6. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family 5 158
  7. Voda, kotol, vymknutie: Čo stoja najčastejšie domáce katastrofy? 5 108
  8. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz 4 290
  9. 5 krokov k vlastnému bývaniu 3 233
  10. Ako sa menila obľúbená bratislavská štvrť 3 059

Hlavné správy zo Sme.sk

PLUS

Nevstupovať. Iba ak zháňate hašiš (reportáž)

Boli sme sa pozrieť na miesto, ktoré funguje ako európsky veľkosklad pre drogy.

BRATISLAVA

Podnájom v Bratislave stojí približne toľko ako hypotéka

Najlacnejšie podnájmy sú v Dúbravke a Karlovej Vsi.

PLUS

Ako vidia nevidiaci v snoch a predstavách

Aj nevidiaci majú predstavy, sny alebo vizuálne spomienky.

Neprehliadnite tiež

Objavili prepojenie medzi autizmom u vnúčat a fajčením v tehotenstve

Deti mali vyššiu šancu prejavovať znaky autizmu, ak fajčila ich babka z matkinej strany.

Fotosyntézu spustili v umelej hmote, čistí vzduch a vyrába čistú energiu

Zariadenie zatiaľ vyskúšali len pri modrom svetelnom spektre.

Vypočítali, ako sa dá cestovať v čase, ale stroj postaviť nevedia

Nový výskum navrhuje matematický model, ktorý umožňuje cestovanie v čase.

Na Marse by ľudia mohli bývať v domčekoch z červených tehál

Inžinieri našli spôsob, ako z červenej pôdy Marsu vyrábať odolné tehly.


Už ste čítali?

Domov NajnovšieNajčítanejšieDesktop