Naučíme se jednou měnit i olovo ve zlato?

Fyzikové zasahují do základní struktury hmoty stále odvážněji. Podařilo se jim experimentálně pozorovat zajímavý jev, při němž slabá změna v jednorozměrném systému způsobí, že atomy se z neorganizované struktury přemění na strukturu organizovanou.

Císař Rudolf II. (1552–1612) byl pověstný nejen svými uměleckými sbírkami, ale i velice kladným vztahem k přírodním vědám. Obzvláštní slabost měl pro všemožné alchymisty, kteří mu měli vyrobit kámen mudrců, elixír života a pomocí transmutace měnit libovolné prvky na ryzí zlato.

Dnešní vědci zasahují do struktury hmoty způsobem, který si tehdejší alchymisté nedokázali představit ani v nejsmělejších snech.

Jak postavit atomy do pozoru? Při velmi nízkých teplotách se částicím látky nechce do přílišné aktivity, mají snahu zůstávat v klidu a obsazovat nejnižší kvantové stavy (veličiny, které plně charakterizují daný systém).

Částicemi v tomto případě rozumíme fermiony s poločíselným spinem (neboli směrem rotace) a bosony se spinem celočíselným. Fermiony jsou zajímavé především tím, že s poločíselností spinu se při otočení fermionu o 360 ° změní znaménko jeho vlnové funkce.

Pro bosony je charakteristické, že mohou obsadit jen jeden základní stav a vytvářet tzv. Bose-Einsteinův kondenzát. To je takový stav hmoty, v němž se všechny částice chovají koherentně (to znamená jako jediný celek).

Taková hmota se pak chová ne jako soustava částic, ale jako jedna jediná velká částice. Už se podařilo připravit Bose-Einsteinův koncentrát nejen jako superatom, ale i poměrně složitějším způsobem jako obrovskou molekulu.

Ladění magnetickým polem Z Bose-Einsteinova kondenzátu atomů cesia vytvořili vědci z Ústavu pro experimentální fyziku na univerzitě v rakouském Innsbrucku jednorozměrné struktury v optické matrici laserového světla.

V těchto »kvantových linkách« jsou jednotlivé atomy zarovnány vedle sebe laserovým světlem a udržují vyrovnanou pravidelnou strukturu. S využitím vnějšího magnetického pole mohli fyzikové vyladit vzájemné působení a ovlivňování mezi atomy s vysokou přesností.

Toto nastavení, uspořádání, jim pak poskytuje ideální laboratorní systém pro vyšetřování základních fyzikálních jevů. „Účinky interakce jsou mnohem dramatičtější v jedno- nebo dvourozměrných systémech než v trojrozměrném prostoru,“ vysvětluje Hans-Christoph Nägerl.

Svérázný izolátor a superkapalina Proč jsou tyto struktury tak vysoce zajímavé pro fyziky? Je totiž velice obtížné studovat kvantové spoje v kondenzovaných látkách, zatímco ultrachladné kvantové plyny poskytují univerzální (univerzálně?) laditelný laboratorní systém.

Tyto příznivé experimentální podmínky otevírají nové cesty pro zkoumání tak originálních základních jevů ve fyzice pevných látek, jako jsou fázové kvantové přechody. Fyzikové pozorovali ustálený přechod ze stavu superkapaliny (»Luttingerovy kapalina«) do izolované fáze (»Mottův izolátor«). Luttingerovou kapalinou se zjednodušeně řečeno rozumí zvláštní stav hmoty, způsobený mnohočásticovou interakcí. Mottův izolátor je opět zjednodušeně látka, která by podle teorie měla být vodičem, ale není, a to díky párové interakci elektron–elektron.

Stačí málo a všechno je jinak Experiment ukázal, že pro silně interagující atomy byla už slabá změna potenciálu dostatečná k tomu, aby »připnula« atomy vychlazené na téměř absolutní nulu do stabilních pozic v jejich jednorozměrném uspořádání.

„To, co způsobuje fázový přechod, nejsou však teplotní výkyvy,“ zdůrazňuje Elmar Haller, který je také prvním z autorů publikované studie. „Ve skutečnosti jsou atomy již vzájemně mezi sebou uspořádané v důsledku silné odpudivé interakce a vy potřebujete pouze malou změnu potenciálu pro jejich pravidelné vyrovnání podél optické linky.

Pokud je »kostra« odstraněna, atomy se navracejí k původnímu stavu.“

Příroda trpělivě čeká, až to lidé domyslí *Lidé pracně bádají nad novými objevy, aby zjistili, že příroda je běžně používá už dávno. *Stejně je to s transmutací, umělou přeměnou prvků. Probíhá změnou složení atomového jádra, vyvolanou nějakou jadernou reakcí – reakcí stávajícího jádra s protony, neutrony nebo jejich kombinacemi.

*Částice se v jádře zachytí, tím je však jádro vyvedeno z rovnováhy a zase se rychle nějakých částic zbaví. Podle toho, jak to dopadne, vznikne jiný atom, stabilní nebo se dál rozpadající – radioaktivní.

*Příroda to umí od vzniku vesmíru, anglický fyzik Ernest Rutheford to dokázal v roce 1919. *Bombardoval jádro dusíku jádry helia a dostal jádro kyslíku. Všechny prvky by tak nějakou vyvolanou změnou jádra (fúzí nebo štěpením) bylo možno přeměnit na jiné.

*Platí při tom základní fyzikální zákony, třeba nezbytně zákon o zachování hmoty a energie. *Další logickou stopou byla úvaha o tom, zda tuto přeměnu neumějí rostliny a živočichové. *Pokusy z minulého století ukázaly, že ano, nebyly však stoprocentně zopakovány a potvrzeny a věda je (prozatím?) odložila s tím, že pozitivní výsledky byly získány chybou měření.

Rubriky:  Fyzika
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Země zrychluje tempo své rotace

Země zrychluje tempo své rotace

Rok 2020 byl ve znamení nejen pandemie, ale i krátkých dnů, dokonce...
Zařízení z VUT pomůže jadernému výzkumu

Zařízení z VUT pomůže jadernému...

Vědci z brněnské techniky spustili novou experimentální smyčku pro výzkum...
Nobelova cena za fyziku udělena

Nobelova cena za fyziku udělena

Za to, že svět přesvědčili o existenci černých děr, byla dnes udělena Nobelova...
Na ISS vzniklo páté skupenství hmoty

Na ISS vzniklo páté skupenství...

Už Albert Einstein předpovídal, že takové skupenství může existovat....
Češi se podíleli na odkrytí vzniku kovu

Češi se podíleli na odkrytí...

Mezinárodní tým složený z vědců z Česka, Spojených států amerických a...
Nový výzkum na poli počítačových tomografů i magnetických rezonancí

Nový výzkum na poli počítačových...

Jak lépe chránit lidi a další živé organismy či citlivé přístroje před účinky...
Profesor Podolský: Teoretická fyzika je jako kabala

Profesor Podolský: Teoretická...

Dá se považovat za „einsteinologa“, vyučuje teoretickou fyziku se zaměřením na...
Stephen Hawking: Genialita spoutaná na vozíčku

Stephen Hawking: Genialita...

Podnikatel Elon Musk, astrofyzik Martin Rees, další astrofyzik...
Byl zpozorován projev páté základní síly, jenž by napomohl vysvětlit temnou hmotu?  

Byl zpozorován projev páté základní...

Dosud se předpokládalo s existencí čtyř základních přírodních sil, jež se...
Byla vyhlášena Nobelova cena za fyziku

Byla vyhlášena Nobelova cena za...

V úterý 8. 10. byli vyhlášeni vítězové Nobelovy ceny za fyziku....

Nenechte si ujít další zajímavé články

Vědci poprvé upravili chmel moderní technologií CRISPR

Vědci poprvé upravili chmel...

Více léčivých látek a hořkých kyselin v chmelu chtějí docílit vědci z...
Obludárium Jurského světa: Který byl největší či nejdravější?

Obludárium Jurského světa: Který byl...

Dinosauři sice žili před desítkami miliony let, ale fascinují nás...
Kde je největší prádelna na světě?

Kde je největší prádelna na světě?

Nacpat prádlo do bubnu, přidat prací prostředek, zvolit program a...
Jak vybrat ty nejlepší spermie?

Jak vybrat ty nejlepší spermie?

Při umělém oplodnění lékaři vybírají ty nejkvalitnější spermie, aby měl proces co...
Krásná válka: Herecké sexbomby těší vojáky v zákopech

Krásná válka: Herecké sexbomby...

Může se zdát, že přináší jen smrt a utrpení, když ale na pódiu napochodují...
Co zachrání lidstvo? 250 miliónů semen!

Co zachrání lidstvo? 250 miliónů...

Kdyby došlo k největší katastrofě a z planety by zmizely všechny rostliny a...
Úspěch českého SPACE týmu společnosti Atos

Úspěch českého SPACE týmu...

Český SPACE tým společnosti Atos se bude podílet na vývoji testovacího zařízení...
Popravčí Karel Huss: Špatné stínal, dobré léčil

Popravčí Karel Huss: Špatné stínal,...

Sotva potřetí zaťukal, dveře se otevírají. „Rychle dovnitř,“ pobídne ho...
Siemens představil ultra výkonnou dobíjecí stanici

Siemens představil ultra výkonnou...

Společnost Siemens Smart Infrastructure představila novou ultra výkonnou dobíjecí...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.