Fyzici pozorovali tajomný stav hmoty, ktorý sľubuje prenos energie bez akýchkoľvek strát!

Vedci stoja na prahu objavu, ktorý by mohol znamenať revolúciu v prenose energie a dát. Prvýkrát v histórii sa im podarilo priamo pozorovať a zachytiť exotický kvantový stav hmoty, v ktorom sa častice pohybujú úplne bez trenia a akéhokoľvek odporu. Predstavte si rieku, ktorej voda tečie pozdĺž brehov tak dokonale, že obtečie každú skalu a prekážku bez toho, aby stratila rýchlosť alebo vytvorila jedinú vlnku.

Práve takéto správanie, známe ako „okrajový stav“, teraz fyzici pozorovali pri atómoch, čo otvára dvere k vytvoreniu superefektívnych technológií budúcnosti. Tento jav je v príkrom kontraste s bežným správaním elektrónov v kovoch. Tam sa častice pohybujú chaoticky a pri zrážke s prekážkou sa rozptyľujú všetkými smermi ako gule na biliardovom stole, čo vedie k energetickým stratám vo forme tepla.

Myšlienka okrajového stavu nie je úplne nová; fyzici ju prvýkrát navrhli v 80. rokoch minulého storočia, aby vysvetlili takzvaný kvantový Hallov jav. Priame pozorovanie tohto stavu pri elektrónoch však bolo prakticky nemožné. Dôvodom je, že tento jav trvá len nepatrný zlomok sekundy, konkrétne femtosekundy, čo je milióntina z miliardtiny sekundy.

Navyše sa odohráva na extrémne malých vzdialenostiach menších ako jeden nanometer, čo je pre súčasné technológie príliš rýchle a príliš malé na zachytenie. Tím fyzikov z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) sa preto rozhodol pre geniálny prístup.

Namiesto toho, aby sa pokúšali pozorovať nepolapiteľné elektróny, rozhodli sa tento kvantový jav „zväčšiť“ a spomaliť tým, že ho vytvorili pomocou atómov. Vo svojom experimente použili oblak približne jedného milióna atómov sodíka, ktoré schladili na teplotu blízku absolútnej nule, len niekoľko nanokelvinov.

Tieto extrémne chladné atómy následne uväznili pomocou laserov a roztočili ich vysokou rýchlosťou, podobne ako na kolotoči známom ako Gravitron. Týmto procesom sa vytvorila dokonalá rovnováha medzi odstredivou silou, ktorá atómy tlačila von, a príťažlivou silou pasce, ktorá ich ťahala dovnútra.

V kombinácii s Coriolisovým efektom sa tieto masívne atómy začali správať presne tak, akoby to boli elektróny v silnom magnetickom poli. Následne vedci vytvorili „okraj“ pomocou prstenca laserového svetla, ktorý obklopil rotujúce atómy. Keď atómy narazili na tento svetelný prstenec, začali sa pozdĺž neho pohybovať v jednom smere, úplne bez trenia a odporu. Výsledok bol ohromujúci.

Atómy v tomto okrajovom stave prúdili celé milisekundy a prekonali vzdialenosť stoviek mikrometrov. To je časovo aj priestorovo o mnoho rádov viac, než sa kedy predpokladalo pri elektrónoch, čo vedcom po prvýkrát umožnilo tento jav zreteľne odfotografovať. Tím dokonca umiestnil do dráhy atómov prekážky v podobe svetelných bodov.

Atómy sa však nerozptýlili, ale elegantne ich obišli a pokračovali vo svojom plynulom pohybe pozdĺž okraja, akoby tam žiadna prekážka ani nebola. Najvýznamnejším prínosom tohto experimentu nie je ani tak prísľub budúcich technológií, ako skôr vytvorenie stabilného a pozorovateľného kvantového laboratória.

Vedci premenili prchavý a teoretický kvantový jav na fyzikálny systém, ktorý môžu aktívne skúmať a manipulovať s ním. Je to podobný prelom, ako keby sa podarilo postaviť prvý aerodynamický tunel na štúdium dovtedy neviditeľných princípov prúdenia vzduchu. Fyzici teraz majú k dispozícii akési „kvantové pieskovisko“, v ktorom môžu testovať základné vlastnosti okrajových stavov a klásť si otázky „čo ak“, na ktoré dostanú priame vizuálne odpovede.

Je však kľúčové správne pochopiť, čo tento objav v skutočnosti znamená a vyhnúť sa mylným interpretáciám. Niektoré médiá začali hovoriť o ceste k „nekonečnej energii“, čo je zásadné nepochopenie podstaty tohto javu. Skutočný prísľub tohto objavu nespočíva v generovaní novej energie, ale v jej bezstratovom prenose, teda v dokonalej efektivite.

Predstavte si elektrické obvody, dátové káble alebo elektrické siete, v ktorých by sa neplytvalo žiadnou energiou vo forme tepla. Takýto bezstratový vodič by stále potreboval na jednom konci elektráreň, ktorá energiu vyrobí. Revolúcia spočíva v tom, že všetka vyrobená energia by sa bez strát dostala na druhý koniec, čo by viedlo k dokonale efektívnym energetickým sieťam.

Zdroj: popularmechanics.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}