Sila vákua

, Autor: Tlačové správy z vedy

Vedci z Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) v centre Center for Free Electron Electron Science (CFEL) v Hamburgu preukázali teoretickými výpočtami a počítačovými simuláciami, že sila medzi elektrónmi a deformáciami mriežky v atómovo tenkom dvojrozmernom supravodiči može byť ovládaná pomocou virtuálnych fotónov. To by mohlo napomôcť vývoju nových supravodičov pre energeticky úsporné zariadenia a mnoho ďalších technických aplikácií.

Fluktuácie vákua (žltá vlna) sa zosilňujú v optickej dutine (horné a spodné odrážajúce zrkadlá). Vibrácie v kryštálovej mriežke (červené atómy) na dvojrozmernom rozhraní prechádzajú touto silnou svetelnou vlnou. Takto zmiešané svetlo-vibračné vlnové páry zvlášť silne pôsobia na elektróny v dvojdimenzionálnom tenkom materiáli (zelené a žlté atómy), meniac jeho vlastnosti. © Jörg M. Harms / MPSD


Vákuum nie je prázdne. To čo môže znieť ako trik pre laikov, od začiatku kvantovej mechaniky zamestnáva fyzikov. Prázdny priestor neustále vytvára svetelné fluktuácie aj pri absolútne nulovej teplote. V istom zmysle tieto virtuálne fotóny čakajú na svoje využitie. Môžu nosiť sily a meniť vlastnosti hmoty.

Napríklad je známe, že sila vákua vytvára Casimirov efekt. Pri pohybe dvoch paralelných kovových dosiek kondenzátora, ktoré sú veľmi blízko pri sebe, tieto cítia mikroskopicky malé, ale merateľné priťahovanie medzi sebou, dokonca aj vtedy, keď nie sú dosky elektricky nabité. Táto príťažlivosť je vytvorená výmenou virtuálnych fotónov medzi doskami. Podobne ako dvaja korčuliari na ľade, ktorí hodia loptičku dopredu a dozadu a sú vystavení odrazu. Ak by bola loptička neviditeľná, predpokladáli by sme, že medzi nimi pôsobí odpudivá sila.

Tím MPSD Michael Sentef, Michael Ruggenthaler a Angel Rubio publikovali štúdiu v Science Advances, ktorá spája silu vákua s najnovšími materiálmi. Skúmali najmä otázku, čo sa stane, ak je dvojrozmerný vysokoteplotný supravodič selenid železnatý (FeSe) na substráte SrTiO3 umiestnený v medzere medzi dvoma kovovými platňami, kde virtuálne fotóny prechádzajú sem a tam.

Výsledok ich teórií a simulácií: sila vákua umožňuje spojiť rýchle elektróny v 2D vrstve silnejšie s mriežkovými vibráciami substrátu, ktoré sa otáčajú kolmo na 2D vrstvu. Spojenie supravodivých elektrónov a vibrácie kryštálovej mriežky je základným stavebným kameňom pre dôležité vlastnosti mnohých materiálov.

"Ešte len začíname chápať tieto procesy," hovorí Michael Sentef. "Napríklad nevieme presne, aký silný by bol v realite vplyv vákuového svetla na kmity povrchu. Hovoríme o kvázičasticiach svetla a fonónov, takzvaných fonónových polaritónoch." V trojitých izolátoroch sa polaritóny zmerali pomocou laserov pred desiatimi rokmi. Toto je však nové vedecké územie, ktoré sa týka nových zložitých 2D kvantových materiálov. "Samozrejme, dúfame, že naša práca vyzve experimentálnych kolegov, aby otestovali naše predpovede," dodáva Sentef.

Riaditeľ MPSD Theory Angel Rubio sa teší týmto novým možnostiam: "Teórie a numerické simulácie v našom oddelení sú kľúčovým prvkom v celej novej generácii potenciálneho technologického vývoja. A čo je ešte dôležitejšie, povzbudí výskumníkov, aby prehodnotili staré problémy spojené s interakciou medzi svetlom a štruktúrou hmoty."

Rubio je veľmi optimistický, pokiaľ ide o úlohu základného výskumu v tejto oblasti. "Spolu s experimentálnym pokrokom, napríklad v kontrolovanej výrobe a presnom meraní atómových štruktúr a ich elektronických vlastností, sa môžeme tešiť na veľké objavy." Podľa jeho názoru sa vedci chystajú pustiť do novej éry atómového dizajnu funkčností v chemických zlúčeninách, najmä v 2D materiáloch a komplexných molekulách. Rubio je presvedčený: "Sila vákua nám v tomto úsilí pomôže."

Zdroj: www.mpsd.mpg.de

 

 

Kľúčové slová
veda
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Re: Sila vákua

tu "silu" vakua urcuje planckova konstanta, takze "dolovat" sa da len to, co dovoluje

na svete povacsinou platia nepriame umernosti, ako napr.
- sucin nepresnosti v urceni polohy a nepresnosti v urceni hybnosti kvantovej castice je konstantny (cim presnejsie vieme jedno, tym nepresnejsie druhe)
- sucin energie virtualnej castice a casu jej "existencie" je konstantny (cim je virtualna castica energetickejsia, tym skor sa vrati tam odkial prisla: do nicoty/neexistencie)
....atd

ak by bola planckova konstanta ovela vacsia, neurcitosti v urceni polohy/hybnosti by boli ovela vacsie a bol by problem napr. aj pozorovat optickym mikroskopom bunku (pretoze by bola rovnako kvantovo neurcita ako atom pozorovany elektronovym mikroskopom) a napr. z kvantovych fluktuacii vakua by sme si na 1/100 sekundy mohli pozicat MJ energie, hodnoty su v skutocnosti o mnoho, mnoho, mnoho rádov nizsie

Re: Sila vákua

mna akurat pri citani tohoto clanku napadlo, ci temna hmota nemozu byt tie virtualne anti/castice vznikajuce a zanikajuce vo vakuu - v danom case ich predsa musi byt nejaky konecny pocet a teda spolu musia mat nejaku hmotnost a teda gravitaciu. Pri ich vzajomnej anihilacii zas vznika energia, ktorou by mohla byt nasa neznama temna energia :) hm?

Re: Sila vákua

MIKROSVET A MAKROSVET
Popis evolúcie hmoty po Veľkom tresku nám fyzici podali v celkom obstojnej a zrozumiteľnej forme. Však ako sa najmenšie časti tejto hmoty správajú, vedci zatiaľ celkom netušia.
Citujem citujúceho fyzika:
Aby som odcitoval začiatok druhej prednášky Richarda Feynmana o kvantovej elektrodynamike na Novom Zélande :
"Toto je moja druhá prednáška a vidím, že dnes je tu viac poslucháčov, ako naposledy.
Tí, ktorí tú minule neboli, nebudú rozumieť tomu, čo hovorím. Tí, ktorí tu naposledy boli, tomu tiež nebudú rozumieť, ale tí vedia, že je to v poriadku.
Ani ja tomu totiž nerozumiem. Nikto tomu nerozumie."

Re: Sila vákua

to suvisi s einsteinovou kozmologickou konstantou (ktoru zaviedol pre statiskost vesmiru ako silu vakua) a ako sa v 1929 ukazalo, akoze nebola potrebna (nazval ju najvacsou chybou vo svojom zivote) a ako za zase v 1998 ukazalo, ze nejako potrebna predsa len je, kedze vesmir sa nerozpina "normalne" spomalujuco, ale zrychlene (vsetko na zakl. astronomickych pozorovani)

bohuzial s tymto je spojena najvacsia nepresnost v doterajsich dejinach fyziky: ak sa kozmologicka konstanta (sila fluktuacii vakua) pocita na zaklade najnovsich poznatkov teorie mikrosveta a porovna sa s hodnotou kozmologickej konstanty (opisujucej tmavu hmoty) ziskanu astromonickymi pozorovaniami dalekeho vesmiru, vychadza odchalka 120 RÁDOV !

teda NIKTO, ABSOLUTNE NIKTO nedokaze stotoznit kvantove fluktuacie vakua a temnu energiu, pretoze sa lisia 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000-nasobne (to je tych 120 rádov).

Re: Sila vákua

Kvantová mechanika a teória relativity majú stále od seba veľmi veľmi ďaleko. Od zjednotenia. Možno je to úplne ináč. Asi bude sa nutné pozrieť na tieto teórie z inej strany. Ale to bude veľmi náročné.

Poslať nový komentár

TOPlist