Fermionový kondenzát

Supravodivost při pokojové teplotě opět blíže Vědcům Coloradské univerzity se podařilo připravit tzv. fermionový ko...


Supravodivost při pokojové teplotě opět blíže
Vědcům Coloradské univerzity se podařilo připravit tzv. fermionový kondenzát.
Jedná se už v pořadí o šesté skupenství hmoty; objev by kromě velkého
teoretického významu mohl znamenat převrat také na poli elektroniky.
Šesté skupenství hmoty? Kromě třech běžných je čtvrtým v pořadí plazma. Už v
roce 1995 se vědcům na americké Riceově univerzitě navíc podařilo s využitím
extrémně nízkých teplot vytvořit pátou formu hmoty, tzv. Bose-Einsteinův
kondenzát (jak už ukazuje jméno Alberta Einsteina v názvu, příslušná teorie je
mnohem staršího data).
Popisované kondenzáty nemají nic společného se zkapalňováním; kondenzát znamená
stav hmoty, jejíž veškeré částice spadnou do nejnižšího kvantového stavu. V
případě tzv. bosonů (částic s celočíselným spinem) vzniku kondenzátů nebrání
žádná fyzikální omezení a za praktickou realizaci postupu již stačily být
uděleny i Nobelovy ceny.
U fermionů (částice s neceločíselným spinem, např. elektron) však platí tzv.
Pauliho vylučovací princip, který částicím zabraňuje nacházet se v totožném
kvantovém stavu. Výsledkem jsou pak třeba pravidla pro obsazování jednotlivých
energetických hladin, které mohou v atomu zaujímat elektrony.
Co se stane, ochladíme-li fermiony na extrémně nízkou teplotu? Teorie
předpokládala a experiment nyní prokázal, že jednotlivé částice se nejprve
mohou zkombinovat (např. do dvojic) tak, aby jejich spin dosáhl celočíselné
hodnoty stávají se z nich pseudobosony. Potom už nic nebrání vzniku
"fermionového" kondenzátu. Například v případě elektronů vznikají po extrémním
ochlazení tzv. Cooperovy páry (dvojice). Cooperovy jevy jsou pak v praxi
zajímavé tím, že bezprostředně souvisejí s dalšími zajímavými vlastnostmi
supravodivostí a supratekutostí.
Fermionový kondenzát se na počátku tohoto roku podařilo jako první připravit
Deborah Jinové z Coloradské univerzity. Krajně neobvyklý stav hmoty vytvořila
se svými spolupracovníky tak, že nejprve ochladila atomy plynného draslíku na
teplotu asi 50 miliardtin stupně nad absolutní nulou. Původně se předpokládalo,
že pro fermionovou kondenzaci bude potřebná ještě nižší teplota, kterou zatím
neumíme vůbec realizovat. Vědcům ale namísto toho pomohlo změnit intenzitu
magnetického pole, které pak iniciovalo vznik Cooperových párů.
Ukázalo se tedy, že kondenzace a supravodivost není nutně jen záležitostí
nízkých teplot, ale lze ji docílit i pomocí magnetického pole. Deborah Jinová
je velmi optimistická a na tiskové konferenci se vyjádřila v tom smyslu, že
jejím dlouhodobým cílem je nyní připravit fermionový kondenzát i při pokojové
teplotě. Pokud by se jí to zdařilo, jednalo by se bez nadsázky o technologickou
revoluci.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.