Pôvodný text sme nahradili článkom z tlačeného vydania SME.
ŠTOKHOLM, BRATISLAVA. V tom svete sa ručičky hodiniek pohybujú vpred aj vzad. Mačky sú v ňom zároveň mŕtve aj živé, susedova kosačka na jeho aj vašom trávniku. V takom svete netušíte, kde kosačka naozaj kosí, akurát sa domnievate, s akou pravdepodobnosťou máte šťastie a pokosí vašu trávu.
Práve výskum tohto kvantového mikrosveta ocenila švédska Kráľovská akadémia vied. Tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku si odniesli Francúz Serge Haroche a Američan David J. Wineland. Objavili spôsob, ako merať aj manipulovať s jednotlivými kvantovými časticami.
Jediný fotón
Ich výskum vyzerá na prvý pohľad absurdne. Podobné čudné situácie okolo seba nezažívame a priečia sa zdravému rozumu. V kvantovom svete však v skutočnosti všetci žijeme, akurát exotické fenomény nevidíme, keďže sa odohrávajú na mikroúrovni.
Fakty
Kvantové väzenie
Wineland uväznil ióny berýlia a pomocou lasera ich mierne upravil tak, aby sledoval kvantovú superpozíciu.
Haroche uväznil fotón a nechal ho zraziť s iným atómom, skúmal výsledok zrážky.
Ak v nej chcete vytvoriť väzenie, musíte mreže nahradiť špeciálnymi, tri centimetre vzdialenými zrkadlami z extrémne schladeného supravodiča.
Potom medzi ne vystrelíte jediný fotón, a ak máte šťastie, prežije medzi jednotlivými odrazmi zhruba desatinu sekundy.
Na pomery mikrosveta je to však výnimočne dlhý čas, počas ktorého možno skúmať kvantové fenomény. Len sám fotón totiž za ten okamih preletí vzdialenosť, ktorú by potreboval na obkrúženie celej našej planéty.
Dôležitejšie však je, že touto Harocheho pascou s uväznenou časticou môžu vedci vyslať aj špeciálny atóm. Vzájomná zrážka a drobné zmeny vo vlastnostiach potom umožnia preskúmať, čo sa v tomto minivesmíre deje.
„Mnohé bizarné fenomény predpovedané kvantovou fyzikou nemôžeme priamo pozorovať,“ píše vo svojom stanovisku Nobelova komisia.
„Haroche a Wineland spolu so svojimi skupinami však prišli na spôsob, ako merať a kontrolovať veľmi citlivé kvantové stavy, pri ktorých sa myslelo, že sú neprístupné na priame pozorovanie.“
Bizarné fenomény
David Wineland sa k problému so zachytávaním jednotlivých častíc postavil opačne. Kým Haroche zachytával jednotlivé fotóny, americký vedec sa snažil uväzniť nabité atómy.
Využil na to laser - a teda práve fotóny, ktorým takéto ióny jemne postrkoval nielen priamo do pripravenej pasce, ale aj čiastočne im upravil vlastnosti tak, aby sa mohol pozrieť na niektoré kvantové záhady.
V princípe tak atómy berýlia dostal do situácie, keď mali súčasne dva stavy. Akoby urobil mačku zároveň živou aj mŕtvou.
„Obaja vedci nezávisle od seba vynašli a zdokonalili metódy na meranie a manipuláciu jednotlivých častíc,“ píše komisia. „Zachovali pritom ich kvantovo-mechanickú povahu. To je čosi, čo sa predtým zdalo nedosiahnuteľné.“
Kvantové počítače
Takýto výskum môže mať dôležité výsledky. Už roky sa špekuluje o budúcej generácii superpočítačov, pri ktorej budú aj tie dnes najrýchlejšie pomalými.
Kvantové počítače totiž dokážu spracovať viac informácií a dokážu ich spracúvať naraz. Odborníci pritom odhadujú, že samotné kvantové stroje zmenia našu spoločnosť podobne radikálne, ako to v minulom storočí urobili obyčajné počítače.
Winelandov tím však vďaka svojim experimentom zostrojil aj hodiny, ktoré sú stonásobne presnejšie než akýkoľvek iný prístroj.
Ak by sme takýmito hodinami začali merať čas na začiatku veľkého tresku, dnes, takmer po štrnástich miliardách rokov by sa mýlili nanajvýš o päť sekúnd.
Ceny v minulosti
Pozrite si zoznam laureátov Nobelovej ceny za fyziku.
Cenu Nobelpriset i fysik udeľuje Švédska kráľovská akadémia vied od roku 1901. Vychádza pritom zo závetu Alfreda Nobela z 27. novembra 1895, pričom ocenenie by malo byť udelené človeku, ktorý „urobil najdôležitejší objav či vynález na poli fyziky“.
Nobelovu cenu za fyziku neudelili v rokoch 1916, 1931, 1934, 1940, 1941 a 1942. Ocenenie však dodnes získalo 189 osobností a vedcov, John Bardeen dokonca dvakrát (v rokoch 1956 a 1972).
Niekoľkokrát sa v histórii Nobelovej ceny za fyziku stalo, že výbor ocenil rodinných príslušníkov. Marie Curieová a jej manžel Pierre Curie sa laureátmi ceny stali už v roku 1903 za objav prirodzenej rádioaktivity.
O dvanásť rokov neskôr ocenili otca so synom, Williama Bragga s Lawrencom Braggom (najmladší laureát v histórii Nobelových cien, mal len dvadsaťpäť rokov) za ich analýzu kryštalickej štruktúry pomocou röntgenových lúčov.
Ešte trikrát sa v histórii Nobelovej ceny za fyziku stalo, že ocenenie získali otec aj syn, nikdy však spoločne.
Ako funguje nominácia na Nobelovu cenu?
Nobelova komisia každý rok rozpošle takzvané pozvánky tisíckam akademikom, univerzitným profesorom či vedcom (vrátane minulých laureátov ocenení) z rôznych krajín, ktorí následne nominujú svojich kandidátov na konkrétne Nobelove ceny v danom roku. Komisia sa pritom snaží osloviť čo najväčší počet relevantných inštitúcií.
