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. Naučme sa správne dochucovať ryby
  2. Od septembra opäť po starom
  3. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom?
  4. ENERGOFÓRUM® 2017 spojí elektrinu a plyn pod jednu strechu
  5. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd
  6. Návod, ako si s kreditkou užijete dovolenku a ešte aj ušetríte
  7. 5 tipov ako na zdravé nôžky v škole
  8. 6 účinkov prírodného slovenského výrobku
  9. Let s prestreleným srdcom: Samovraždy slovenských hercov
  10. TAURIS výrobky na gril potešia gurmánov aj maškrtníkov
  1. Naučme sa správne dochucovať ryby
  2. 10 vecí, ktoré môžete dostať od zdravotnej poisťovne zadarmo
  3. Úspech na Majstrovstvách sveta v Quadrathlone
  4. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom?
  5. Od septembra opäť po starom
  6. Máte doma retro kúsky spojené s pivom Šariš?
  7. ENERGOFÓRUM® 2017 spojí elektrinu a plyn pod jednu strechu
  8. 100 %-nú hypotéku môžete dostať aj na mestský apartmán
  9. Business Smartphones Connected to Public Wi-Fi Can Be in Danger
  10. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd
  1. Let s prestreleným srdcom: Samovraždy slovenských hercov 6 808
  2. Od septembra opäť po starom 6 277
  3. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd 4 869
  4. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom? 3 597
  5. 6 účinkov prírodného slovenského výrobku 1 674
  6. Návod, ako si s kreditkou užijete dovolenku a ešte aj ušetríte 1 667
  7. Naučme sa správne dochucovať ryby 1 431
  8. Máte doma retro kúsky spojené s pivom Šariš? 1 257
  9. 5 tipov ako na zdravé nôžky v škole 1 173
  10. Leto nekončí! 1 085

Téma: Venuša


Článok je zaradený aj do ďalších tém Vesmír, Nobelove ceny

Hlavné správy zo Sme.sk

EKONOMIKA

Obchvat Ružomberka: už mal byť hotový, nakoniec bude meškať roky

Úsek D1 medzi Hubovou a Ivachnovou, ktorého súčasťou je aj obchvat mesta s 27-tisíc obyvateľmi, plánujú dokončiť až v roku 2021.

ŠPORT

Neapol hrá ako Real. Hamšíkovi sa vernosť môže oplatiť

Ľudia sa rozprávajú len o zápase, tvrdí Hamšík.

KOMENTÁRE

Fico môže stratiť viac než Danko

V prípade vabanku môže Smer stratiť viac než SNS. Už teraz má preň kauza nepríjemné dôsledky.

Neprehliadnite tiež

Samsung predstavil nástupcu Galaxy Note 7

Nový Galaxy Note 8 sa začne predávať 15. septembra.

Problém s nimi mali aj superpočítače. Odhalili tajomstvá turbulencií

Španielski inžinieri potvrdili teóriu ruského matematika zo 40. rokov minulého storočia.

Čísla môžeme mať vrodené. Aj dvojdňové bábätká cítia ako fungujú

V Izraelskej nemocnici by výskum mohol dopadnúť inak.