Páté skupenství hmoty nebo prapůvodní materie?

Německý fyzik Wolfgang Ketterle a jeho tým použili lasery, s jejichž pomocí manipulovali Boseho-Einsteinovým kondenzátem, tedy látkou, která je tvořená bosony (částicemi s celočíselným spinem) při teplotě blízké absolutní nule. Ketterle zná tuhle věc velice dobře, je totiž jedním z trojice vědců, kteří v roce 2001 dostali za experimentální důkaz existence Bose-Einsteinova kondenzátu Nobelovu cenu.

Boseho-Einsteinův kondenzát je vlastně supratekutý plyn a Ketterle s kolegy ho působením laserů přinutili ke kondenzaci do kvantové fáze hmoty, která má pevnou strukturu, tak jako pevné látky, ale současně má nulovou viskozitu, stejně jako supratekuté kapaliny. Badatelé si od dalšího výzkumu takto nápadně protikladné formy hmoty slibují, že by mohli proniknout hlouběji do tajů supratekutosti a také supravodivosti. To by pak následně mohlo vést k úžasným technologiím se supravodivými magnety nebo senzory. 

Badatelé použili metodu, jejímž je vlastně Ketterle spoluautorem. Kombinovali ochlazování lasery s ochlazováním pomocí odpařování, a tím snížili teplotu atomů sodíku na teplotu pár nanokelvinů, tedy hodně blízko k absolutní nule. Atomy sodíku přitom fungují jako bosony, protože mají stejný počet nukleonů (protonů a neutronů) a elektronů. Když je zchladili na teplotu jen nepatrně odlišnou od absolutní nuly, tak atomy sodíku vytvořily supratekutý plyn, tedy Boseho-Einsteinův kondenzát.

Pak Ketterle a spol. opět použili lasery a s jejich pomocí důmyslným způsobem manipulovali pohyb atomů Boseho-Einsteinova kondenzátu. V podmínkách ultravysokého vakua se jim podařilo překlopit polovinu atomů Boseho-Einsteinova kondenzátu do jiného kvantového stavu, v důsledku čehož vlastně vznikla směs dvou různých Boseho-Einsteinových kondenzátů. A ta nakonec vytvořila suprapevnou hmotu.

Suprapevná hmota je bezpochyby velmi exotická. Pokud víme, tak existuje za extrémně nízkých teplot v ultravysokém vakuu. Vědci teď ale dostali novou hračku, na které si budou dál zkoušet, co všechno je v našem vesmíru možné. Ketterle s kolegy doufají, že jejich objev inspiruje budoucí výzkum, který by mohl přinést i neočekávané výsledky. Na objevu suprapevné hmoty přitom nepracovali jenom v MIT ale i jinde. Ve stejném čísle časopisu Nature popisuje švýcarský tým vědců alternativní postup tvorby suprapevné hmoty, který využívá zrcadla zachycující záření laserových paprsků rozptýlených atomy. Podle Ketterleho to ukazuje, jak lákává suprapevná hmota je.

Zdroj: https://www.osel.cz