Dvojrozmerný svet a superchlad. Vesmír sa vtedy začne správať čudne

Nobelovu cenu za fyziku získal objav čudných fenoménov pri extrémnom chlade či pri dvoj- a jednorozmerných plochách.

Jeden z laureátov tohtoročnej nobelovej ceny za fyziku, John Michael Kosterlitz,(Zdroj: TASR/AP)

BRATISLAVA. Je to stále voda. No zoberte si kúsok ľadu, trebárs z chladničky, položte ho na dosku a postupne zahrievajte. Okrem mokrého stola zrejme zistíte, že pred vašimi očami sa zmenilo skupenstvo: z riadne a pravidelne usporiadaných kryštálov ľadu vám zostane iba oveľa chaotickejšia hmota. Presnejšie, chaotickejšia fáza vody.

Zmena ľadu na kvapalinu je však normálna udalosť. Predstavte si však také zmeny a fázové premeny - náhle zmeny vlastností látky -, pri ktorých je roztápanie banalitou. Práve exotické podoby hmoty okolo nás, zvláštne fenomény s nimi späté a prechody, ktoré sa vymykali dovtedajším predstavám o vesmíre okolo nás včera ocenili švédski akademici Nobelovou cenou za fyziku.

David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane a J. Michael Kosterlitz ju získali za teoretické objavy topologických fázových premien a topologických fáz hmoty.

Jeden rozmer, dva a superchlad

Svet okolo nás sa skladá z relatívne známych fenoménov. Pod nimi sa však ukrýva oveľa čudnejší a zložitejší vesmír, pri ktorom už zlyháva naša obyčajná intuícia.

Práve tam sa vybrali tohtoroční laureáti fyzikálnej nobelovky a použili k tomu nástroje kvantovej fyziky a matematickej topológie. Vďaka nim teoretici objavili nielen dovtedy nepredpokladané správanie sa hmoty v extrémnych a exotických prípadoch a zároveň  otvorili dvere novej generácii elektroniky a materiálov: supravodičom, supratekutinám či budúcim kvantovým počítačom.

„Veľmi ma to prekvapilo," komentoval rozhodnutie Nobelovej komisie jeden z laureátov Duncan Haldane. „Tú prácu som vykonal dávno, no až teraz sú na tejto pôvodnej myšlienke postavené nové objavy a ďaleko ju rozširujú."

Haldane koncom osemdesiatych rokov predpokladal zvláštne správanie sa exotických kvapalín, ktoré sa dokážu vytvárať v tenučkých polovodičových vrstvách aj bez prítomnosti magnetického poľa. Pred dvoma rokmi experimenty túto myšlienku potvrdili.

Thouless a Kosterlitz však ešte o desaťročie skôr skúmali iné, no podobne čudné fenomény: sledovali, ako sa správa hmota na malinkých vrstvách, ktoré už môžeme považovať za dvojrozmerné.  A čím sa tento plochý svet a jeho fenomény líšia od našich troch (či štyroch) rozmerov.

Vedci zistili, že keď takúto hmotu chladíte až na teploty blízke absolútnej nule, zrazu narazíte na jasné kvantové fenomény a hmota prechádza do zvláštnych nových fáz. No - v rozpore s predchádzajúcimi hypotézami - neprichádza o svoje usporiadanie, naopak.

Thouless a Kosterlitz objavili, že kľúčovú úlohu v tomto dvojrozmernom svete zohrávajú akési maličké víry: pri extrémne nízkych teplotách vytvárajú páry, ako sa však plochá hmota otepľuje, nastáva fázová premena, víry sa od seba začnú vzďaľovať a žiť v materiáli svojím životom.

Thouless a Haldane tiež zistili, že zvláštne sa správajú i reťazce atómov, nie dvojrozmerný, ale praktický jednorozmerný svet.

Pochopiť nové materiály

Dnes už vieme, že zvláštne prípady skupenstiev  látok i ich fázové premeny vznikajú pri extrémnych podmienkach.

No tohtoroční nositelia Nobelovej ceny za fyziku museli použiť inovatívnu matematiku, aby myšlienku tohto čudesného správania látok navrhli - a neskôr experimenty ukázali, že mali pravdu.

„V konečnom dôsledku tak otvorili dvere do celého neznámeho sveta," opísala ich prácu Nobelova komisia. „Dnešné pokročilé technológie totiž závisia od našej schopnosti pochopiť a ovládať vlastnosti materiálov, ktoré používajú. A laureáti vo svojej teoretickej práci objavili a opísali totálne neočakávané správanie sa hmoty."

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  2. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  4. Rastie nám pokrivená generácia?
  5. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  6. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  7. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  8. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  9. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  10. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať
  1. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  2. Detské zúbky sú veda
  3. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  4. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  5. Rastie nám pokrivená generácia?
  6. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  7. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  8. AAA AUTO za päť rokov predalo 320 tisíc vozidiel
  9. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  10. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  1. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 15 221
  2. Rastie nám pokrivená generácia? 10 690
  3. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 4 012
  4. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 3 192
  5. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 2 015
  6. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji 1 441
  7. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 286
  8. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 1 167
  9. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 1 145
  10. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky 640

Téma: Fyzika


Článok je zaradený aj do ďalších tém Vesmír, Nobelove ceny

Hlavné správy zo Sme.sk

ŠPORT

Sagan: Bol som zmierený s tým, že nevyhrám

Slovenský cyklista dokázal to, čo sa ešte nikdy nikomu nepodarilo.

KOMENTÁRE

Až teraz si Merkelová začína budovať svoj odkaz

Bude to ona, kto bude ovládať nemeckú aj európsku politiku.

Neprehliadnite tiež

Astronautka z NASA: Vieme, že sa niečo pokazí

Astronautka Dorothy Metcalf-Lindenburgerová hovorí, ako vyzerá tréning v NASA a ako sa astronauti pripravujú na zlyhania.

Rozšírená realita je zábavná aj užitočná. Skúste tieto aplikácie pre iPhone a iPad

Nová aktualizácia iOS 11 pre mobilné zariadenia od Apple priniesla aj ARKit. V ponuke sú prvé aplikácie a je s nimi zábava.

TECH_FM

Kontroverzný objav naznačuje, že praľudia sa mohli vyvinúť v Európe

Stopy dávneho tvora mätú vedcov. Odborníci sa sporia, komu patrili.

Strašia vás baktérie na mobile? Vymysleli, ako sa ich zbaviť

Nová nabíjačka dezinfikuje mobily, používa ultrafialové žiarenie.