Tým fyziků v Barceloně vytvořil tekuté kapičky 100 miliónkrát tenčí než voda, která drží pohromadě pomocí zvláštních kvantových zákonů.
V článku zveřejněném 14. prosince v časopise Science vědci odhalili, že tyto bizarní kapičky se objevily v podivném mikroskopickém světě laserové mříže - optické struktury používané k manipulaci s kvantovými objekty - v laboratoři španělského Institutu de Ciències Fotòniques, nebo Ústav fotonických věd (ICFO). A byly to skutečné kapaliny: látky, které si udržují svůj objem bez ohledu na vnější teplotu a vytvářejí kapičky v malém množství. To je na rozdíl od plynů, které se šíří, aby naplnily své nádoby. Byly však mnohem méně husté než jakákoli kapalina, která existuje za normálních okolností, a udržovaly svůj tekutý stav procesem známým jako kvantová fluktuace.
Vědci zchladili plynné atomy draslíku ochlazené na -459,67 ° Fahrenheita (mínus 273,15 ° C), téměř na absolutní nulu. Při této teplotě atomy vytvořily Bose-Einsteinův kondenzát. To je stav hmoty, kdy se chladné atomy shlukují a začnou se fyzicky překrývat. Tyto kondenzáty jsou zajímavé, protože jejich interakcím dominují spíše kvantové zákony než klasické interakce, které mohou vysvětlit chování většiny velkých objemů hmoty.
Když vědci stlačili dva z těchto kondenzátů dohromady, vytvořili kapičky, které se spojily, aby vyplnily definovaný objem. Ale na rozdíl od většiny tekutin, které drží své kapičkové tvary pohromadě prostřednictvím elektromagnetických interakcí mezi molekulami, tyto kapičky držely své tvary procesem známým jako „kvantové kolísání“.
Kvantová fluktuace vyplývá z Heisenbergova principu nejistoty, který uvádí, že částice jsou v zásadě pravděpodobnostní - nesmějí držet jednu energetickou hladinu nebo místo v prostoru, ale spíše jsou rozmazávány na několika možných energetických úrovních a místech. Tyto "rozmazané" částice se chovají trochu jako by skákaly kolem svých možných umístění a energií, čímž vyvíjely tlak na své sousedy. Sčítejte všechny tlaky všech toků částic a zjistíte, že mají tendenci se navzájem přitahovat více, než se navzájem odpuzují. Tato přitažlivost je spojuje do kapiček.
Tyto nové kapičky jsou jedinečné v tom, že kvantová fluktuace je dominantním efektem, který je udržuje v jejich tekutém stavu. Jiné „kvantové tekutiny“, jako je kapalné helium, demonstrují tento účinek, ale také zahrnují mnohem silnější síly, které je spojují mnohem pevněji k sobě.
Kapičky kondenzátu draselného však nejsou ovládány těmito jinými silami a mají velmi slabě interagující částice, a proto se šíří v mnohem širších prostorech - i když drží své kapičky. Ve srovnání s podobnými kapičkami helia autoři píšou, tato kapalina je o dva řády větší a osm řádů o větší ředění. To je pro experimentátory hodně, píšou vědci; kapky draslíku se mohou ukázat jako mnohem lepší modelové kvantové kapaliny pro budoucí experimenty než helium.
Kvantové kapičky však mají své limity. Pokud mají příliš málo atomů, zhroutí se a vypaří se do okolního prostoru.
