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. 3 pravidlá pre lepší dôchodok
  2. Slovenské deti dostávajú mesačne 22€
  3. Eilat: Slnko, teplo a zábava
  4. Ku kuchynskej linke dostanete obývačku či vstavané skrine za 50%
  5. 4 rady pre deti a dospelých, ako sa starať o pokožku
  6. Výstava Podoby lásky zobrazí skutočné osudy konkrétnych žien
  7. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek
  8. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky
  9. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky
  10. Ochráňte pred zlodejmi celé vozidlo vďaka VAM Akustik
  1. Eilat: Slnko, teplo a zábava
  2. Ku kuchynskej linke dostanete obývačku či vstavané skrine za 50%
  3. Exkurzia študentov Stavebnej fakulty STU v Bratislave
  4. Prichádza Black Friday, jazdenku môžete mať so zľavou 2000 eur
  5. 4 rady pre deti a dospelých, ako sa starať o pokožku
  6. Výstava Podoby lásky zobrazí skutočné osudy konkrétnych žien
  7. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek
  8. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky
  9. Ochráňte pred zlodejmi celé vozidlo vďaka VAM Akustik
  10. Čerešne - miesto, kde môžete žiť podľa seba
  1. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky 16 036
  2. 3 pravidlá pre lepší dôchodok 8 540
  3. Slovenské deti dostávajú mesačne 22€ 4 603
  4. Stavba domu na kľúč – úspora času aj financií 3 872
  5. Ako sa zbaviť chladnej podlahy 3 092
  6. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek 1 951
  7. V tomto roku si už konečne užijem Vianoce bez vrások 1 846
  8. Online analýza spotreby elektriny vám pomôže ušetriť 1 805
  9. Čerešne - miesto, kde môžete žiť podľa seba 1 704
  10. Moskva alebo Petrohrad? 1 300

Téma: Astronómia


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier, Fyzika, Vesmír, Nobelove ceny

Hlavné správy zo Sme.sk

EKONOMIKA

Vianočný dôchodok získa viac ľudí, Slováci v Rakúsku však nie

Najchudobnejší dôchodcovia znovu dostanú sto eur navyše, nemení sa to už štvrtý rok.

EKONOMIKA

Firma, ktorej zadržali kamióny: Hľadáte problém tam, kde nie je

North Sea Express je podozrivá z vykorisťovania.

PRIMÁR

Viac nočných môr a najmä zvuky. Ako snívajú nevidiaci

Čo sa sníva ľuďom, ktorí nikdy nevideli okolitý svet.

Neprehliadnite tiež

Zlyhávajúcemu srdcu môže s pumpovaním krvi pomôcť robot

Pokusy prebehli na tlčúcich srdciach prasiat.

Na Zemi strácame tmavú noc. Svetelný smog je stále jasnejší

Umelé svetlo je každým rokom jasnejšie a rozšírenejšie.

OBJEKTÍV

Aj veľryby majú svoj peeling. Používajú skaly na morskom dne

Morských biológov zaujala zvláštna škvrnitá pokožka jednej veľryby.

Facebook ukáže užívateľom, či sledovali ruskú propagandu

Sociálna sieť najíma viac posudzovateľov reklamy.

Počítače čítajú maliarsky rukopis, odlíšia originál od repliky

Počítačová analýza môže identifikovať neznáme diela, rozumie jednotlivým ťahom štetca.