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. Trenkwalder má nového generálneho riaditeľa
  2. Hotovosť, internet či karta? Najbezpečnejšie je platenie mobilom
  3. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to
  4. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš
  5. Objavte netušené možnosti nových firemných kreditných kariet
  6. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári
  7. Boj s podvodníkmi stáčajúcimi odometre stojí bazáre státisíce
  8. Bezpečné a prestížne bývanie v Bratislave s novým symbolom mesta
  9. Prečo majú Slováci stále radšej hypotéku ako prenájom?
  10. Jarné prázdniny pri mori?
  1. Prieskum: Ako si Slováci požičiavajú? Hlavne rýchlo
  2. Čo prinieslo tohtoročné Záhradnícke fórum?
  3. Diplomaciu v praxi na EU v BA otvorila veľvyslankyňa Nórska
  4. Študenti z rôznych kútov sveta prichádzajú študovať na EU v BA
  5. 10 faktov o ovocí a zelenine, ktoré musíte vedieť!
  6. Trenkwalder má nového generálneho riaditeľa
  7. Montážne konferencie - Novinky aj vzdelávanie o suchej výstavbe
  8. Profesijný rast študentov médií sa začína už počas vysokej školy
  9. Paneurópska vysoká škola otvára špecializované kurzy IT
  10. Medzinárodná súťaž FIRST LEGO League na Fakulte informatiky PEVŠ
  1. Boj s podvodníkmi stáčajúcimi odometre stojí bazáre státisíce 8 968
  2. Hotovosť, internet či karta? Najbezpečnejšie je platenie mobilom 8 482
  3. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to 7 904
  4. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš 6 833
  5. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári 6 482
  6. Prečo majú Slováci stále radšej hypotéku ako prenájom? 5 707
  7. Bezpečné a prestížne bývanie v Bratislave s novým symbolom mesta 4 356
  8. Klasickým gastrolístkom konkuruje už aj nová stravovacia karta 4 269
  9. Ceny bytov vo veľkých mestách prekonali historický rekord 4 067
  10. Jarné prázdniny pri mori? 2 771

Téma: Vesmír


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelove ceny

Hlavné správy zo Sme.sk

EKONOMIKA

Ľudia ju zbierajú pri lese, jej pestovanie podporí štát

Štát chce podporiť ovocie, ktoré na Slovensku pestuje len zopár ľudí.

PRIMÁR

Experimentálna liečba zastavila sklerózu multiplex na päť rokov

Pomôcť môže transplantácia kmeňových buniek.

AUTO

Zamestnanci Googlu: odišli sme, lebo nám platili príliš veľa

Nechali si vyplatiť obrovské prémie a prešli ku konkurencii.

DOMOV

Tresty v kauze Čistý deň chýbajú

Resocializačné zariadenie v Galante vyčkáva s prevzatím rozhodnutia o akreditácii.

Neprehliadnite tiež

Galaxy Note 7 sa vracia späť, Samsung ich bude predávať v Indii a Vietname

Upravené mobily neskončia na recyklačných linkách, po úprave sa dostanú opäť do rúk spotrebiteľov.

Ruská kozmická loď Progress odštarovala na zásobovaciu misiu k ISS

Štartovaciemu manévru predchádzali skúšky raketových motorov, aby sa neopakovala havária z vlaňajšieho decembra.

Dolly pred dvadsiatimi rokmi otvorila cestu pre klony. Prečo nikdy neprišli?

Klonované zvieratá sa dnes používajú na výskum, ale aj na mäso.

Tancujúce lemury a najvzácnejšia kačka. Ako vyzerajú zvieratá, ktoré žijú iba na Madagaskare

Tri štvrtiny zo všetkých druhov na ostrove nežije nikde inde na svete.


Už ste čítali?

Domov NajnovšieNajčítanejšieDesktop