Sobota 24. října 2020, svátek má Nina
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 24. října 2020 Nina

Ruští vědci tvrdí, že ví, jak stvořit hmotu z ničeho

Nedávno publikovaná studie moskevských vědců naznačila způsob, jak z kvantového vakua vytvořit hmotné částice. Na výsledek pokusu si ale musíme nějaký ten pátek počkat, minimálně do roku 2015.

Kvantová fyzika | foto: Profimedia

Vědci neradi hovoří o možnosti získání energie z ničeho. Takové úvahy totiž vedou k perpetuu mobile, hypotetickému stroji, který nepotřebuje žádný zdroj energie. Jeho existence je ale v příkrém rozporu s přírodními zákony.

Ale co takhle stvoření hmoty z ničeho? Nebo alespoň z prázdného prostoru, tedy z vakua? Na první pohled se to zdá stejně nemožné, ale mezi vědci se najdou i fyzici, kteří jsou o této možnosti přinejmenším ochotni diskutovat. Například Alexandr Fedotov a jeho kolegové z moskevské Národní výzkumné univerzity jaderné fyziky.

Vakuové fluktuace

Ale vraťme se na začátek. Z Heisenbergova principu neurčitosti, jednoho z pilířů kvantové mechaniky, vyplývá, že dokonale prázdný prostor ve skutečnosti vůbec neexistuje.

Teoretická fyzika sice termín dokonalé vakuum používá, ale má tím spíš na mysli stav o nejnižší možné energii. Jenže ani to není zdaleka úplně prázdné, díky náhodným kvantovým fluktuacím je totiž plné párů tzv. virtuálních částic, jako jsou třeba elektron a pozitron, které v něm neustále vznikají a zase zanikají.

Hmota a antihmota

Elektrony jsou dobře známy, tvoří obaly atomů, podílí se na chemických vazbách a jejich uspořádaný pohyb má za následek vznik elektrického proudu. Dokonce je po nich pojmenován celý technický obor – elektronika.

Rovněž o pozitronech už asi většina z nás někdy slyšela, minimálně v souvislosti s nukleární medicínou, konkrétně s jedním druhem lékařského vyšetření zvaného pozitronová emisní tomografie (PET), která našla své uplatnění zejména v neurologii a onkologii.

Pozitrony patří mezi částice antihmoty a mají stejné základní vlastnosti jako elektrony.

Méně známo ale už asi je, že pozitrony patří mezi částice antihmoty. Jejich základní vlastnosti jsou úplně stejné jako u elektronu, až na jejich náboj. Ten mají na rozdíl od elektronů kladný, proto se o nich též často hovoří jako o antielektronech.

Podobně jako všechny ostatní virtuální částice i elektrony a pozitrony se ustavičně vynořují z kvantového vakua, jakoby z ničeho, a jakmile dojde k jejich setkání, anihilují a ihned zanikají, v podstatě stejně rychle jako vznikly. Celý proces trvá pouhý zlomeček vteřiny.

Mohou ale některé tyto virtuální částice opustit svůj jepičí život a přeměnit se ve skutečné, reálné částice? Někteří fyzici (již zmíněný Fedotov) tvrdí, že za jistých podmínek ano. Touto možností se jako první teoreticky zabýval rakouský fyzik Fritz Sauter v roce 1931.

Ve své práci na toto téma předpověděl, že dostatečně silné elektrické pole, které by tlačilo obě virtuální částice na opačné strany, by je mohlo zcela oddělit, takže by pak již nemohly vzájemně anihilovat. (Problémem ale je právě vytvoření onoho "dostatečně silného elektrického pole".)

Lasery a elektron-pozitronové páry

V roce 1997 se skupině fyziků pracujících ve Stanfordském středisku lineárního urychlovače (Stanford Linear Accelerator Center, SLAC) podařilo elektron-pozitronové páry vytvořit působením laseru. Ovšem reakce byla velmi slabá, v daném okamžiku došlo vždy k produkci jen jednoho páru částic.

Výpočty ukazují, že k "trvalé" produkci elektronů a pozitronů by byly potřeba mnohem výkonnější lasery. Takovým laserem by ale mělo disponovat zařízení Extreme Light Infrastructure (ELI), což je společný projekt 13 evropských zemí (včetně České republiky), jehož činnost by měla být zahájena v roce 2015.

Právě do něj vkládá své naděje Alexandr Fedotov, který o možnosti vytvářet reálné částice z fluktuujícího vakua popsal ve své studii uveřejněné v nedávném vydání časopisu Physical Review Letters.

Pokud vše půjde podle současných plánů, pak za několik let bude ELI nejvýkonnějším laserem na světě. Jeho plánovaný výkon v plném provozu je 1026 W/cm2, což by mělo podle předběžných propočtů, které Fedotov se svým týmem provedl, bohatě dostačovat na vytvoření elektron-pozitronových párů v řetězové reakci.

Podle Fedotova první elektron-pozitronový pár urychlený na velmi vysoké rychlosti vyzáří světlo, jehož fotony vyplodí spolu s ostatními fotony laseru další elektron-pozitronové páry, které vytvoří ještě více fotonů a tak dál a dál, až nakonec dojde k řetězové reakci a skutečně dojde ke stvoření hmoty z ničeho, resp. z kvantového vakua.

Zdroje:

Autor:
  • Nejčtenější

Tragické a vzácné. Vědci potvrdili první úmrtí na reinfekci koronavirem

V Nizozemsku vědci zaznamenali případ úmrtí ženy, která se podruhé nakazila virem SARS-CoV-2. Jak naznačují i okolnosti...

Nenaplněný příběh nejrychlejší stíhačky světa YF-12A ze Skunčích dílen

Špionážní letoun Lockheed A-12 pro CIA posloužil jako platforma pro připravovanou záchytnou stíhačku létající...

Dvořáček: Rusko a Čína už proti covidu očkují, v ČR bude vakcína v lednu

Vakcíny renomovaných západních firem proti covidu-19 budou bezpečné. V Rozstřelu po Skypu to řekl ředitel Asociace...

Stačí jen pár lidí a riziko nákazy vyletí. Matematika pandemie je zrádná

Čím víc lidí pohromadě, tím větší riziko nákazy. Tomu zřejmě už rozumí každý. Jak rychle ale roste riziko nákazy s...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Popularizátora LSD Learyho se bál i Nixon, nechal si natočit své umírání

Kontroverzní americký psycholog Timothy Leary, který se narodil 22. října 1920, proslul zejména jako popularizátor...

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

Jak vyležet ‚lehký covid‘. Praktičtí lékaři radí, jak na samoléčbu

Premium Tak jako jiné virózy i obávaný covid-19, pokud zaútočí jen v mírné či střední síle, se musí doma prostě a jednoduše...

Shromáždění vlastníků jsou kvůli pandemii v ohrožení. Právník radí, co dělat

Premium Vyhlášení nouzového stavu komplikuje situaci společenstvím vlastníků bytových jednotek. Do konce roku musí totiž výbory...

  • Další z rubriky

Utíkající cestující srazil proud z motorů. Další únos ze šestého září 1970

V září 1970 proběhl troufalý únos pěti letadel v jeden den. Jeden z nich byl improvizací dvou jinak neúspěšných...

Tři ohořelé kostry v poušti. Jak skončil největší letecký únos

Po rekordním leteckém únosu, který provedly palestinské organizace v září 1970, zůstaly v jordánské poušti tři zničené...

ČSD nasadily první patrové vlaky počátkem 60. let díky soudruhům z NDR

Charakteristické čtyřvozové patrové jednotky tmavě zelené barvy si pořídily Československé státní dráhy především pro...

Brzdili, až od motorů létaly plameny. Největší letecký únos všech dob

Pět letadel, více než desítka únosců a jedno pouštní letiště . Před 50 lety členové palestinské teroristické organizace...

Cukrářka Iveta Fabešová se rozvádí. Přišla o své provozovny

Cukrářka Iveta Fabešová (36) se na sociálních sítích svým fanouškům svěřila, že se s manželem rozvádějí. Kvůli tomu...

V 47 letech zemřela herečka Daniela Krhutová, pohádková Marie Růžička

Po dlouhé nemoci zemřela herečka a zpěvačka Daniela Krhutová, bylo jí 47 let. Její nejznámější rolí byla Marie Růžička...

N-word jsem měla vypustit, omluvila se z rasismu nařčená Čvančarová

Jitka Čvančarová (42) se ocitla pod palbou kritiky mnoha uživatelů sociálních sítí. Při imitování raperky Cardi B v...

Na porod jsem se těšila, ale všechno bylo jinak, říká Míša z Malých lásek

Za jedenáct let pomohla porodní asistentka Michaela Malotinová na svět asi sedmi tisícům dětí. První minuty života...

Tři týdny a konec. Prodloužení restrikcí by nás zničilo, tvrdí obchodníci

Vládní rozhodnutí o uzavření obchodů a služeb jejich provozovatele rozzlobilo, přestože většina z nich tento krok...