Co to sakra je frakton?
Pojďme si povědět něco, co zní jako vystřižené ze sci-fi.
Když ťukneš do stolu, vibruje. Tu vibraci můžeš popsat jako jednu "věc" a nazvat ji fonon. Vědci tomu říkají kvazicástice — nejsou to základní částice jako elektrony, ale vzorce, které vznikají, když spousta částic jedná společně. Podobně jako vlna není jen voda, ale pořád se chová jako něco, co můžeš studovat.
Teď si představ částici, která je ještě divnější.
Fraktoni jsou zaseknutí na místě
Fraktoni se objevují, když se podíváš na některá magnetická uspořádání uvnitř krystalů. Vyskytují se v rozích, kde se setkávají různé magnetické domény. Jako když v domě vždycky nejvíc prachu nashromáždí v koutech.
Tady to začíná být zajímavé. Tyto částice se prakticky nemůžou hýbat.
Jeden frakton je v podstatě zmrazený na místě. Nemůže se_codecíchat jako normální částice. Jediný způsob, jak se posune, je ten, že k němu přijdou jiní fraktoni a "strčí" ho — tedy prostřednictvím interakcí se sousedy. Jako ten kamarád, co nikam sám nepojede, ale když ho vyzvedneš, klidně s tebou pojede kamkoliv.
Proč by tě to mělo zajímat?
Může to znít jako další kuriozita ze světa kvantové fyziky, ale vědci mají pádný důvod být nadšení.
Protože jsou fraktoni tak nepohybliví, mohli by být užiteční pro něco opravdu důležitého: ukládání kvantových informací.
Běžné počítače mají problém udržet kvantové stavy stabilní. Jsou totiž nesmírně křehké. Ten nejmenší rušivý vliv může všechno rozhodit. Ale co kdyby tvá kvantová informace byla uložená v částicích, které se prostě nemůžou nikam přesouvat? Možná — jen možná — bys měl mnohem odolnější způsob, jak tu informaci ochránit.
Nový objev
Tady to začíná být opravdu zajímavé. Vědci tušili, že fraktoni by mohli existovat v určitých kvantových stavech hmoty zvaných kvantové spinové kapaliny. Nejsou to jako kapalina v tvém pití. Představ si spíš krystal, kde se magnetické spiny elektronů nikdy neustálí do pevného vzoru — ani když ho ochladíš na teplotu blízkou absolutní nule. Neustále se kvantově přelévají, jako atomy v kapalině.
Problém? Předchozí předpovědi existence fraktonů spoléhaly na velmi abstraktní, zobecněné teorie, které se snadno nepropojují s reálnými materiály.
Tým v německém Helmholtz-Zentrum Berlin teď ukázal, že fraktoni mohou vznikat také v realističtějších kvantových modelech pevných látek. To je velký krok vpřed, protože přemosťuje propast mezi "matematika říká, že by to mohlo existovat" a "možná to jednou najdeme v skutečném materiálu."
Dřív měli problémy. Když byly kvantové efekty příliš silné, fraktoni zmizeli jako ranní mlha. Když byly příliš slabé, existovali, ale postrádali skutečné kvantové chování — byli to v podstatě podvodníci.
Tým vylepšil způsob, jakým jejich model zobrazuje spinové interakce, a našel ideální bod, kde autentické kvantové fraktoni můžou existovat za realistických podmínek.
Co dál?
Výzkumníci teď pracují na identifikaci nebo vytvoření skutečných fyzikálních systémů, které odpovídají jejich teoretickému modelu. Jedna slibná cesta? Rydbergovy atomové simulátory, které dokážou zachytit atomy a kontrolovat jejich kvantové vlastnosti s neuvěřitelnou přesností.
Když všechno půjde dobře, možná konečně tyto záhadné částice detekujeme experimentálně — částice, které byly kdysi čistě teoretickými kuriozitami, se mohou stát základem nových technologií.
Představ si, že ukládáš kvantovou informaci do částic, které zatvrzele odmítají kamkoliv jít. Někdy se ukáže, že ty nejméně pohyblivé věci jsou nakonec nejcennější.
Zdroj: ScienceDaily