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.

Článok pokračuje pod video reklamou

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."

Chcete dostať upozornenie na najnovší článok tohto autora?
Objednajte si notifikáciu priamo na váš e-mail.
Odoberať autora na email

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. S dobrým pivom leto chutí
  2. Gopass-dovolenka, ktorá sa oplatí
  3. Koľko peňazí pribaliť deťom na tábor
  4. Mercedes prináša revolúciu v správe firemných úžitkových áut
  5. Na Slovensko dorazil až po 30 rokoch. Big Mac oslavuje pol storo
  6. Vieme, ako si vybrať tú správnu klimatizáciu
  7. Marketing Art – online marketingová agentúra z Trenčína
  8. Špeciálna príloha: Krížovky na leto
  9. Šesť dôvodov, prečo sa oplatí cestovať do Ruska
  10. S kreditkou začína pohodová dovolenka už na letisku
  1. Spomaľovači internetu v mobile – 5 tipov ako s nimi zatočíte
  2. Create your own map in a new museum
  3. Ako bojovať proti plesniam v interiéri
  4. Vieme, ako si vybrať tú správnu klimatizáciu
  5. Koľko peňazí pribaliť deťom na tábor
  6. Mercedes prináša revolúciu v správe firemných úžitkových áut
  7. Na Slovensko dorazil až po 30 rokoch. Big Mac oslavuje pol storo
  8. Marketing Art – online marketingová agentúra z Trenčína
  9. S dobrým pivom leto chutí
  10. Šesť dôvodov, prečo sa oplatí cestovať do Ruska
  1. Aká je ideálna vlhkosť a teplota v byte? Výskum hovorí jasne 28 157
  2. Zmrzlina v Mekáči má u nás kratšiu záruku ako v Rakúsku. Prečo? 25 178
  3. Šesť dôvodov, prečo sa oplatí cestovať do Ruska 21 590
  4. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí 11 806
  5. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie 8 630
  6. Veríte brusniciam pri zápaloch močových ciest? Nemusia stačiť 5 793
  7. Špeciálna príloha: Krížovky na leto 3 822
  8. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice? 3 399
  9. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení 3 192
  10. S kreditkou začína pohodová dovolenka už na letisku 2 850

Téma: Astronómia


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

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Gajdoš podáva trestné oznámenie vo veci Slovenských brancov

Minister chce, aby prokuratúra preskúmala činnosť organizácie.

Autorská strana Matúša Krčmárika

K riešeniu utečencov sme neprispeli ničím a ešte sa tým chválime

Po rokoch hovoríme stále to isté.

EKONOMIKA

Semafory majú tajné tlačidlo. Na čo slúži

Nie každý gombík spustí zelenú.

Neprehliadnite tiež

Čo robiť, aby sa vám v lete neprehrieval telefón

Nedávajte telefón do mrazničky.

Podcast Klik

Klik: Nie, váš telefón vás nepočúva, ale môže robiť iné aktivity

Prehľad technologických správ týždňa.