Tohle mě fakt dostalo. Fyzici právě objevili něco, co nemělo existovat

Musím vám říct o něčem, co se právě odehrálo ve světě kvantové fyziky. A upřímně? Trochu mi to bouchlo hlavou.

Vědci vytvořili takzvaný „frankcionální Fermiho moře" — a je to vážně divné. Jako „naše učebnice možná budou potřebovat aktualizaci" divné.

Fermiho moře: Kde částice hrají podle pravidel

Pojďme si to rozebrat tak, aby vám nevybuchl mozek (doufejme).

Pamatuješ si, jak jste se ve škole učili, že elektrony obíhají kolem atomů v slupkách? No, na kvantové úrovni je to mnohem organizovanější. Existují pravidla — velmi přísná pravidla — která určují, jak se určité částice nazývané „fermiony" (kam patří i elektrony) uspořádávají, obzvlášť když se věci hodně ochladí.

Tyto částice se v podstatě skládají do dostupných energetických hladin jako lidi, kteří se řadí do sedaček v divadle. Nemůžou se všechny nacpat na stejné místo. Tomuto uspořádanému systému při nízkých teplotách říkají fyzici „Fermiho moře".

Je to krásný, organizovaný systém. Ale tady to začíná být zajímavé.

Co se stane, když do systému kopnete?

Výzkumný tým — vedený Hannsem-Christophem Nägerlem ve spolupráci s teoretikem Alvisem Bastianellem — chtěl zjistit, co se stane, když tento organizovaný systém pořádně kopnete. Vzali ultrastudené atomy cesia a opakovaně je přepínali mezi podmínkami, kdy se silně odpuzovaly, a podmínkami, kdy se silně přitahovaly.

Představ si, že opakovaně ťukáš do dokonale složené věže z kostek. Čekal bys, že žádný řád neudrží, že jo?

Přesně tohle mělo nastat i u těchto kvantových částic. Systém měl upadnout do chaosu a nepořádku.

Jenže... nestalo se.

Frakcionální Fermiho moře: Řád uprostřed chaosu

Atomy se místo toho přeskupily do něčeho úplně nového. Vědci tomu říkají „frakcionální Fermiho moře", protože částice jako by následovaly upravenou verzi běžných kvantových pravidel.

To je vážně překvapivé. Jak jeden z výzkumníků řekl: „Tento stav je vysoce excitovaný, ale není náhodný. Má skrytý řád, který se projevuje v jeho korelacích."

To je hustý, ne? Systém je nabuzený, daleko od toho, čemu fyzici říkají „rovnováha" (zjednodušeně: když se věci usadí do stabilního stavu), a přesto si nějak udržuje tajnou organizační strukturu.

Proč je to důležité

Tady je důvod, proč mě tohle tak baví: objevili jsme zbrusu nový typ kvantového chování, který existující teorie nepredikovaly.

Tým našel charakteristické vzorce v tom, jak se tyto částice vzájemně korelují — včetně takzvaných „Friedelových oscilací" (vlnkovité variace) — které neodpovídají tomu, co bychom podle standardních modelů čekali.

Obvyklá teorie pro jednorozměrné kvantové systémy se jmenuje Tomonagova-Luttingerova kapalina. Ale tohle nové frakcionální Fermiho moře se do této škatulky nehodí.

Co to znamená pro vědu?

Upřímně? Otevírá to úplně nové hřiště pro fyziky.

Schopnost vytvářet a studovat excitované kvantové stavy při zachování toho skrytého řádu dává výzkumníkům nový způsob, jak zkoumat kvantovou hmotu. Je to jako objevit nový pokoj v domě, o kterém jste si mysleli, že jste ho celý prošli.

A navíc — je v tom něco opravdu krásného. I když brutálně narušíte kvantový systém, příroda si najde způsob, jak vnuknout strukturu. Připomíná mi to, že vesmír je daleko podivnější a elegantnější, než mu často přisuzujeme.

Sami výzkumníci tomu říkají „kontrolovaný způsob, jak prozkoumat kvantovou hmotu mimo běžné rovnovážné paradigmaty" — což vědeckou češtinou v podstatě znamená „právě jsme našli něco nového, co budeme studovat další roky".

Budu to sledovat. Pokud jste na tuhle věc stejní nadšenci jako já, měli byste taky.

Zdroj: ScienceDaily