Neděle 17. října 2021, svátek má Hedvika
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 17. října 2021 Hedvika

Jak stvořit světlo z ničeho? Víme jak na to, tvrdí švédští vědci

Výzkumníkům z Chalmersovy technologické univerzity v Göteborgu se podařilo vytvořit světelné částice, které pocházejí z prázdného prostoru: vakua.
Ilustrační snímek

Ilustrační snímek | foto: Profimedia.cz

Kvantová mechanika je složitá věda, a jestli máte pocit, že jí nerozumíte, nic si z toho nedělejte. Stačí si jen vzpomenout na věhlasného Richarda Feynmana, jednoho z největších fyziků minulého století, který v této souvislosti s jistou nadsázkou tvrdil, že jí nerozumí nikdo.

Pravdou ale je, že v praxi kvantová mechanika funguje, o čemž svědčí řada jejích praktických aplikací, které běžně používáme v každodenním životě. Za všechny jmenujme alespoň počítače, mobilní telefony, lasery či internet.

Přeplněné vakuum

Svět se na atomární a subatomární úrovni chová velmi podivně, často až se zdá, že chování elementárních částic odporuje "zdravému selskému rozumu". S pouhou intuicí bychom při studiu kvantové fyziky asi daleko nedošli.

Typickým příkladem podivnosti kvantového světa je vakuum. Na první pohled nejde o nic složitého, vždyť je to jen prázdný prostor, řeknete si. Ale existuje vůbec něco jako dokonale prázdný prostor? Když z určité ohraničené části prostoru odstraníte veškerou hmotu do posledního atomu, co myslíte, že zbude? Nic?

Ne tak docela. Jen vytvoříte kvantové vakuum, které moderní fyzika definuje jako stav systému o nejnižší možné energii. Přesto ale vakuum nikdy úplně prázdné není, neboť je díky kvantovým fluktuacím plné efemérních částic a polí, které neustále vznikají a zase zanikají. Popularizátoři v tomto případě nejčastěji hovoří o "kypící kvantové pěně".

Přitažlivost prázdna

Fyzici těmto částicím a polím říkají virtuální, čímž asi jen chtějí ještě víc zdůraznit jejich prchavou existenci. Jenže virtuální částice mohou ovlivňovat reálný svět. Jedním z příkladů takového vlivu je Casimirův jev.

Jak to pořádně rozhýbat

Experiment je technicky složitější, než by se z našeho zjednodušeného popisu mohlo zdát. Jádrem zařízení byl vlastně magnetometr SQUID (superconducting quantum interference device, tedy supravodivý kvantový intereferometr). To je zařízení velmi citlivé na vliv magnetického pole.

Tým sestrojil supravodivý okruh, ve kterém magnetické pole prochází přes SQUID. Přepínáním polarity magnetického se pak SQUID rozvibroval.

Koho zajímá pokus detailně, může se podívat do originálu práce na serveru arXiv.org. Je dostupná zde.

Publikace v některém uznávaném časopise ji teprve čeká. Jde o "zkoušku dospělosti" vědeckých prací. Úspěch je ovšem velmi pravděpodobný. ArXiv je určen jen pro odborníky a jen málokterý fyzik by se tu odvážil vyvěsit práci pochybné kvality.

Jeho existenci ilustruje pokus, pro který potřebujeme vakuum a dvě rovnoběžné nenabité desky v nepatrné vzdálenosti od sebe (řádově v nanometrech, tedy miliardtinách metru). Zatímco v okolí kypí kvantová pěna a rychle vyskakují a mizí částice, mezi deskami je tato částicová zoo o hodně chudší. Objevují se tu jen ty částice, které mají vlnovou délku menší, než je šířka mezery mezi deskami. Přesila částic v okolí pak tlačí obě desky k sobě.

Uvedená síla je měřitelná. Poprvé byla už přesvědčivě změřena, říká Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR: "Jen se nepoužívají dvě desky, protože srovnat je proti sobě by bylo příliš obtížné, ale deska a kulička. Vzdálenost pak lze určit přesněji."

Hrňte vakuum!

K podobnému jevu by mohlo dojít i na jediné desce se správnými vlastnostmi, předvídá teorie. "Musíte mít vodič, kterým před sebou musíte obrazně řečeno hrnout vakuum. Ale musí to být opravdu rychle, nejlépe rychlostí dvacet, třicet procent rychlosti světla," říká Jiří Chýla. Na okrajích takové desky by měly samovolně vzniknout skutečné fotony.

"Zjednodušeně řečeno, vakuum se nestačí v daném místě přeorganizovat a v místech, kde se kvantové fluktuace shromažďují, vznikají fotony," shrnuje Chýla. Nejde o porušení zákona o zachování energie, protože energii nutnou pro vznik reálných fotonů dodává pohybující se desky.

Ovšem experiment s mechanickou deskou, pohybující se takovou rychlostí, je dnes nemožný. Per Delsing, fyzik z Chalmersovy technologické univerzity v Göteborgu, tento problém obešel jinak: "Mění velmi rychle délku vodiče a rozpohybují tak okraje na velké rychlosti," přibližuje Jiří Chýla. 

Vědci svůj experimentální vodič rozhýbali na pět procent rychlosti světla. K vyvolání zkoumaného jevu to podle vědců postačuje. Švédský fyzik tvrdí, že z jeho zrcadla skutečně vytryskla sprška mikrovlnných fotonů. Jestli se nemýlí, podařilo se mu světlo vytvořit jakoby z ničeho.

Pro praktiky i teoretiky

Pokud budou výsledky pokusu švédských vědců nezávisle potvrzeny, mohlo by jít o zajímavý příspěvek k našim zatím nedostatečným znalostem o vesmíru. Projevy energie vakua, které Casimirův jev představují, například úzce souvisí s tím, co se nazývá temná energie a představuje to jednu z velkých záhad současné fyziky, říká fyzik Jiří Chýla. "To, že vakuum není prázdné, je klíčové pro vysvětlení toho, proč se vesmír dávno nerozpadl, i když by vlastně měl, kdybychom slepě aplikovali stávající teorie", vysvětluje český fyzik.

"Experiment je zajímavý i z technologického hlediska," říká Jiří Chýla. Vědci museli zvládnout provádění velmi přesných a rychlých měření a jejich zkušenosti se mohou jistě hodit i dalším.

  • Nejčtenější

Kariéru letce si nevolíte, když nevíte, co se životem, říká pilotka

Premium Na pilotní výcvik dopravního letadla si deset let vydělávala jako letuška. Když konečně začala létat, přišla pandemie....

KOMENTÁŘ: Budoucnost operačního systému je v jeho pronájmu

Ač to na první pohled není patrné, svět se pomalu chystá na další revoluční změnu. V budoucnu si věci nebudeme kupovat,...

Dinosauři se dožívali zhruba padesáti let, řekl v Rozstřelu paleontolog

Vědci odhalují stále víc informací z dob, kdy po zeměkouli kráčeli pravěcí ještěři. Tato část historie Země láká i...

Devadesátiletý kapitán Kirk letěl do opravdového vesmíru, ale jen na skok

Herec William Shatner, který v seriálu Star Trek ztvárnil postavu kapitána Kirka, se ve středu podíval do vesmíru....

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Akcí Sokol si Heydrich podepsal rozsudek smrti. Sokolové proti orlici

Na počátku října 1941 vrcholila první vlna teroru, který Reinhard Heydrich rozpoutal krátce po svém příchodu do...

KOMENTÁŘ Jindřicha Forejta: Jak prezident mohl z ARO jmenovat šéfa soudu

Premium Proč mohl prezident republiky v úterý 12. října bez komplikací jmenovat předsedu Krajského soudu v Brně, i když řadové...

Manželé v sukních. Gender Blender boří stereotypy v oblékání

Premium Oblékají se podle vlastních pravidel a svými outfity boří společenské konvence. Manželský pár Michaela a Vlastimil...

Jak se rodí sebevražda. Psychiatr Höschl nejen o schizofrenii a depresi

Premium Jak velká musí být síla, která člověka dožene k tomu, že si sám dobrovolně vezme život? Jaké jsou poslední myšlenky...

  • Další z rubriky

Nejdelší čínská vesmírná mise skončila, kosmonauti jsou po 90 dnech zpátky

Tři čínští kosmonauti se v pátek bezpečně vrátili na Zemi. Přistáli v poušti Gobi. Modul při přistávání brzdil velký...

KOMENTÁŘ: Svoboda je pro lidstvo klíčová. Bez ní neexistuje technický pokrok

Premium Nebeské závody miliardářů Richarda Bransona a Jeffa Bezose daly vesmírné turistice reálné kontury. Jde pouze o náhodu,...

Čína vyslala do vesmíru tři kosmonauty. Loď Šen-čou 13 úspěšně přistála

Čínská loď Šen-čou 13 v sobotu úspěšně přistála s tříčlennou posádkou na nedokončené vesmírné stanici Tchien-kung...

SpaceX vyslala do vesmíru civilní posádku. Na oběžné dráze má strávit tři dny

Raketa Falcon 9 společnosti SpaceX ve středu vynesla na oběžnou dráhu loď Crew Dragon se čtyřčlennou civilní posádkou....

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Vysoké ceny dohnaly Bohemia Energy ke krachu. Dotkne se to téměř milionu lidí

Firma Bohemia Energy, největší uskupení alternativních dodavatelů energií v ČR, ukončí činnost a dodávky elektřiny a...

Kvůli nárůstu cen na trhu končí další dodavatelé plynu a elektřiny

V pondělí ukončí dodávky všem odběratelům po firmě Bohemian Energy další společnost, tentokrát děčínská Kolibřík...

Leoš Mareš se pochlubil šťastnou novinou. Bude trojnásobným tatínkem

Leoš Mareš (45) a jeho druhá manželka Monika (40) čekají miminko. Moderátor se zprávou pochlubil v ranním vysílání...

Psychiatr mě sexuálně napadl, partner málem zabil, popisuje dcera Urbánkové

Dcera zpěvačky Nadi Urbánkové (82) Jana Fabiánová (42) promluvila o sexuálním napadení v ordinaci lékaře. Zavzpomínala...

Babiš žádá cenový strop pro klienty Bohemia Energy a kompenzaci pro všechny

Premiér Andrej Babiš vyzval Energetický regulační úřad, aby zvážil zastropování cen u dodavatelů energií, kteří...