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. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky
  2. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  3. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  4. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií
  5. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom
  6. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody
  7. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa
  8. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis
  9. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi
  10. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní
  1. Stavba domu na kľúč – úspora času aj financií
  2. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  3. Nová veľvyslankyňa Turecka na návšteve EU v Bratislave
  4. Prijatie delegácie rektorov ekonomických univerzít z Indonézie
  5. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky
  6. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  7. Základné štandardy práce pre realitné kancelárie
  8. Takmer polovicu porúch šikmých striech spôsobujú zlé doplnky
  9. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody
  10. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom
  1. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa 12 626
  2. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi 8 746
  3. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody 8 134
  4. Desať obľúbených miest v Chorvátsku 5 768
  5. Domácnosť, ktorá šetrí sama? Aj u nás je to už realitou 5 632
  6. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis 5 525
  7. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní 5 252
  8. Viete, čo kupujete? Ako rozoznať kvalitný chlieb od nekvalitného 4 887
  9. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky 4 046
  10. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom 4 033

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Vesmír

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Lipšicova advokátka: S takým postupom prokuratúry som sa ešte nestretla

Exposlanec zrazil 72-ročného chodca v septembri. Hrozí mu za to trest na dva až päť rokov väzenia.

KOMENTÁRE

Keď sa z nájomného vraha stane Superstar

Scény pri prepustení Kajínka pripomínali skôr rockový koncert.

KOMENTÁRE

Manchester: ako obmedziť dodávky kyslíka islamskému teroru

Svet nebol bezpečné miesto na život nikdy.

ŽENA

Voda či klepanie na čelo. Ako rýchlo poraziť chuť na sladké

Maškrteniu sa dá odolať vedecky overenými krokmi.

Neprehliadnite tiež

Pozor na titulky, môžu prebiť cestu hackerom

Majú boriť jazykovú bariéru, v skutočnosti však môžu preraziť bezpečnostný štít počítača.

Antarktída môže byť v budúcnosti zelená, naznačuje štúdia

Rekordné teplotné zmeny v minulom storočí podstatne zrýchlili rast machov.

Umelá inteligencia a laser. Vytvorili múdru hračku pre mačky

Felik chce zabávať zvieratá, ktoré zostali samy doma.

Objavili ďalšie gény inteligencie. Môžu viesť k liekom na zlepšenie IQ

Rovnaké gény súvisia aj s dlhovekosťou a autizmom.