Pátek 30. července 2021, svátek má Bořivoj
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pátek 30. července 2021 Bořivoj

Elektrony mají sklon k individualismu stejně jako lidé, tvrdí vědci

Elektrony a lidé mají prý něco společného: čím víc toho o sobě „vědí“, tím víc prosazují své individuální zájmy. Svědčí o tom jejich nejnovější pokus německých vědců s ionizací molekul dusíku rentgenovým zářením

Individualismus elektronů

Uwe Becker se svými kolegy z berlínského Institutu Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka zkoumal chování elektronů vzniklých ionizací molekul dusíku rentgenovými paprsky. Při ionizaci plynu dochází k vytržení elektronů z atomových obalů, v důsledku čehož z neutrálních atomů vznikají elektricky nabité částice, tzv. ionty.

Elektrony nejsou jen částice, ale i vlny

Čím vyšší má ionizující záření energii, tím větší rychlostí elektrony atomy opouští. To zní v celku logicky, ale to zajímavé teprve přijde. Podle kvantové mechaniky se elektrony projevují nejen jako bodové částice, ale současně i jako vlny. Podobně jako u elektromagnetického záření i u elektronů délka jejich vln určuje, do jaké míry jsou schopny „vnímat“ své okolí. Kratší vlnová délka znamená lepší „rozlišovací schopnost“ (čím jemnější pravítko máme, tím přesněji můžeme měřit) a tedy i více informací o okolí. Při tom je všeobecně známo, že vlnová délka s rostoucí energií částice klesá.

Rozdíly v rozlišovacích schopnostech elektronů při různých vlnových délkách vyšly jasně najevo při experimentu, který provedli berlínští vědci. Zkoumali, jak chování individuálních elektronů, vzniklých při ionizaci, ovlivňuje jejich rostoucí energie. Během pokusu experimentátoři narazili na hranici mezi dvěma protikladnými světy - kvantovou a klasickou fyzikou.

Na vlnové délce záleží

Jakmile se vlnová délka emitovaného elektronu zmenšila natolik, že byla kratší než vzdálenost atomů v molekule dusíku, elektron začal oba atomy od sebe rozlišovat. Dokud měl delší vlnové délky, nečinil mezi nimi žádný rozdíl. Jakoby do té doby netušil, ze kterého atomu pochází.

Elektron se v tomto případě de facto chová jako falešný elektronový pár, který za svůj vznik vděčí oběma atomům zároveň. Ve skutečnosti se ale jen neustále protunelovává z jednoho atomu do druhého. „Když opustí molekulu s nižší kinetickou energií, nemůže poznat, ze kterého atomu vlastně vyletěl,“ vysvětluje Uwe Becker. Jinými slovy, individuální elektron se chová jako elektronový pseudopár. Takový stav je možný jen v kvantové fyzice, klasická fyzika o ničem takovém neuvažuje.

K tomu, že elektron svou cestu začíná v podobě elektronového pseudopáru, fyzici dospěli rozborem interferenčního obrazce. Obě poloviny páru se totiž chovají jako koherentní vlny, jež spolu vzájemně interferují, stejně jako vlny v rybníce, když do něj hodíte dva kameny. Charakteristické interferenční obrazce, které vědci pozorovali, dokazují nejenom fakt, že elektron pochází z obou atomů zároveň, nýbrž i kooperativní chování obou polovin elektronu.

Jakmile elektron ví, odkud pochází, začne se chovat individuálně

„Když rychlost emitovaného elektronu překročí jistou hodnotu, pak takový interferenční obrazec už nepozorujeme,“ tvrdí Becker. V tom okamžiku je totiž vlnová délka elektronu menší než vzdálenost mezi oběma atomy, což znamená, že elektron je nyní schopen odhalit svůj původ, tj. zjistit, ze kterého atomu byl vystřelen. K interferenci sice dochází, ale výsledný obrazec je jiný než v předchozím případě.

Od této chvíle totiž elektron vnímá druhý atom nikoliv jako možné místo svého vzniku, ale jen jako překážku, na které dochází k jeho rozptylu. Nadále jedná už zcela individuálně, se svojí fiktivní polovinou již nespolupracuje, interferuje jen a pouze sám se sebou (původní a rozptýlená vlna). Koherentní harmonie, která předtím vázala obě poloviny elektronového pseudopáru k sobě, je ztracena, neboť jak vysvětluje Becker: „elektron nyní ví, ze kterého atomu pochází: chová se egocentricky.“

To Uwe Beckerovi v jistém smyslu připomíná lidské chování – když mají lidé o sobě a svém okolí více informací, rovněž se u nich začínají projevovat jejich individuální rysy, kladou důraz na prosazování svých zájmů a spolupráce s ostatními jde často stranou.

Použití v budoucích technologiích

Změny v chování elektronů z kooperativního na individuální a naopak v závislosti na jejich energii umožňují vědcům studovat přechod mezi kvantovým a klasickým světem. Získané poznatky pak budou moct využít při vývoji nových, technicky zajímavých materiálů, například supravodičů a magnetů, jakož i umělých molekul, skládajících se z kvantových teček, se kterými se počítá při stavbě budoucích kvantových počítačů.

Zdroj: www.mpg.de 

Autor:
  • Nejčtenější

Setkání, která se nekonala. Olympioniky přenáší do studia šikovný trik

V přenosech olympijských studií kanálů Eurosport se střídá jedna sportovní hvězda za druhou, přitom fyzicky od sebe...

Událost vyhubivší dinosaury, přichází průměrně jednou za 500 milionů let

Nové poznatky o kosmickém zabijákovi dinosaurů ukazují, že to byl temný kosmický tulák. Na zkoumání jeho původu se...

Poprava v přímém přenosu. Superzeppelin L 48 podlehl britským stíhačům

Červnový hromadný nálet šesti německých vzducholodí na Británii, v roce 1917, přišel hned na začátku o třetinu své...

První oceánský kabel měl dráty tak dlouhé, že by nás spojily s Měsícem

V létě roku 1866 byl po několika neúspěšných pokusech položen na dno Atlantiku první dlouhodobě fungující telegrafní...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Odstartoval v pořádku, nyní však Rusové řeší problém nového modulu pro ISS

Start nového modulu Nauka (česky Věda) pro ruskou část Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) proběhl podle plánů, později...

KOMENTÁŘ: Cesta do elektromobilního pekla. Auta přinášejí víc problémů než výhod

Premium Nová doba elektromobilní nás vrátí o půlstoletí zpátky: auto bude luxus, mobilita taky a draze to zaplatíme všichni. I...

Mlčeti zlato. Profesionální vyjednavač vysvětluje, jak jednat s dětmi či šéfem

Premium Každý člověk vyjednává v průměru pětkrát za den. Doma s partnerem, s dětmi, v práci se šéfem, s podřízenými. Radim...

Český vlk z Wall Street jde k soudu. Hlavní roli v kauze Via Chem má miliardář Sisák

Premium Schyluje se k dlouho očekávané soudní bitvě, v níž je hlavní postavou známý český finančník a miliardář Petr Sisák...

  • Další z rubriky

Legendární drezína Muvka si zahrála i ve filmu Svatební cesta do Jiljí

Na jedné straně spektra hnacích drážních vozidel najdeme rychlíkové i těžké nákladní lokomotivy, na té druhé straně se...

Vyhlášené slovenské lázně dostaly elektrickou úzkokolejku už v roce 1909

První krátké elektrifikované železniční tratě na slovenském území vznikaly už před Velkou válkou. Patří mezi ně i...

Malý autobus Družba pro Střední skupinu vojsk navrhla Karosa

V bohatém portfoliu autobusů zrozených ve Vysokém Mýtě se krčí i jeden výtvor krásou příliš neoplývající. Je jím...

Nic strašidelnějšího v letadle zažít nemůžete. Poslouchat letušku se vyplatí

Premium Klidný let se může ve zlomku sekundy změnit v drama. Vyřešit jej mohou jen piloti, ale pro své vlastní bezpečí může...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Dabéři Naked Attraction: Byli jsme v šoku, že něco takového může vůbec existovat

Nahota je televizní evergreen a stále dokáže diváky přikovat u obrazovek. Počátkem devadesátých let to bylo Tutti...

Britney Spears se ukázala nahoře bez. Prý na protest proti otci

Britney Spears (39), která s otcem bojuje u soudu kvůli opatrovnictví a správě jejího majetku, zveřejnila na sociálních...

Ostych a stud před kolegy jsou ztracená energie, míní Vica Kerekes

Slovenská herečka maďarského původu Vica Kerekes (40) přijala nabídku režiséra Tomáše Svobody a zahraje si v jeho...

Neteř princezny Diany se vdala. Vzala si o 32 let staršího miliardáře

Lady Kitty Spencerová (30) se vdala. Neteř princezny Diany si vzala jihoafrického módního magnáta Michaela Lewise (62)....

Královská rodina znovu pohromadě. Palác ukázal společné foto

Členové švédské královské rodiny se po delší době opět setkali. Snímek, na kterém je král Carl XVI. Gustaf (75) s...