Magnety a mrazivě studené teploty: Atomy vystavené působení magnetického pole se chovají zvláštně

Pohyby atomů v magnetickém poli jsou důležité pro pokroky v oblasti kvantových technologií; nový výzkum z MIT se nyní zaměřil na to, jak se chovají o teplotách blízkých absolutní nule.

Chování nejmenších částic ovlivněných magnetickým polem a nízkými teplotami jsou pro vědce stále z velké části záhadou. Nerozumíme jim dokonale a nedokážeme jejich chování zcela vysvětlit, byť v zákonech fyziky se někde odpovědi skrývat budou.

Nový výzkum MIT se právě na toto podivné chování atomů zaměřil. Tým vědců sledoval, jak kvantové částice reagují v magnetickém poli, a to jednotlivě i ve shlucích. Výsledky byly velmi různorodé.

Obrázek: Magnety a mrazivě studené teploty: Atomy vystavené působení magnetického pole se chovají zvláštně

Obrázek ukazuje, jak se jednotlivé atomy v sekvenci chovají a jak na jejich spin působí magnetické pole.

Kvantový spin

Vědci měřili kvantový spin – vlastnost elementárních částic, které klasická fyzika v podstatě nezná. Jinak řečeno, jde o vnitřní moment hybnosti částice, jejíž velikost u jednotlivých částic není přesně daná.

Vlivem spinu atomy reagují na magnetická pole různými, často zvláštními způsoby. Spin atomů při přiložení k magnetickému materiálu může dosáhnout stavu, kdy se atomy „točí“ nastejno, nebo naopak dynamicky vytváří různé vzorce připomínající vlny na moři.

Výzkumný tým MIT se zaměřil na pozorování přechodu atomů z onoho dynamického stavu do stavu, kdy je jejich spin sjednocený. Výzkum vědcům přinesl cenné poznatky o tomto specifickém kvantovém jevu.

Obrázek: Magnety a mrazivě studené teploty: Atomy vystavené působení magnetického pole se chovají zvláštně

Obrázek ukazuje působení magnetických sil mezi spiny atomů

Studené atomy

Působení magnetického pole vystavili vědci atomy lithia, které zamrazily na teplotu blízkou absolutní nule, kdy je lze lépe pozorovat. Pomocí laseru následně vědci atomy „sesbírali“ a seřadili je do specifických vzorců; těch bylo dohromady 1 000, každý o 40 atomech.

Na tuto strukturu následně aplikovali různě silná magnetická pole a testovali, jak budou atomy na vjem reagovat. Existující pozorování odpovídají jednomu ze současných matematických modelů, takzvanému Heisenbergově modelu. Ten se v kvantovém světě používá pro analýzu chování magnetických polí.

Celkově výzkum – pro laiky poněkud nesrozumitelný – může pomoci jak v elementárním zkoumání chování magnetů, tak v rozvoji kvantových technologií, jimž stále rozumíme jen velmi málo.

Kvantový svět je fascinující a tajemný. Odhalovat jeho neznáma lze připodobnit k potápění na dno oceánu nebo průzkum vesmíru; jde o dlouhou cestu, která může lidstvo obohatit tak jako máloco jiného.

Zdroj: MIT

Obrázek: Darth Vader dostal zpět svůj původní hlas. Díky umělé inteligenci
Darth Vader dostal zpět svůj původní hlas. Díky umělé inteligenci
Obrázek: Ochrání NASA Zemi? Sonda DART v úterý narazí do asteroidu a zkusí ho odklonit
Ochrání NASA Zemi? Sonda DART v úterý narazí do asteroidu a zkusí ho odklonit
Obrázek: Vidí, slyší a nakrmí i na dálku: Jaké je chytré krmítko pro mazlíčky od české značky Tesla?
80%
Vidí, slyší a nakrmí i na dálku: Jaké je chytré krmítko pro mazlíčky od české značky Tesla?
Obrázek: Týden inovací 2022: Co přinese mezinárodní konference a veletrh inovací?
Týden inovací 2022: Co přinese mezinárodní konference a veletrh inovací?
Obrázek: Co je to spyware a jak se proti němu bránit?
Co je to spyware a jak se proti němu bránit?
Obrázek: BeReal: Jak funguje sociální síť bez přetvářky?
BeReal: Jak funguje sociální síť bez přetvářky?
Obrázek: Přečtěte si příchozí zprávu, aniž by to kdokoliv věděl
Přečtěte si příchozí zprávu, aniž by to kdokoliv věděl
Obrázek: Jak zmizet z internetu beze stopy?
Jak zmizet z internetu beze stopy?