Materiální vědy nás nepřestávají udivovat a překvapovat.
V raném vzdělávání se učíme o třech základních skupenstvích hmoty: kapalném, plynném a pevném. Jedná se o základní pojmy v přírodních vědách. Později se seznámíme se čtvrtým stavem, plazmou, o kterém se hovoří méně. Plazma je fascinující stav, kdy atomy ztrácejí své elektrony a vytvářejí polévku nabitých částic. Existuje však ještě jeden, méně známý stav, který vědci identifikovali: pátý stav hmoty. Tento objev vyvolal výzvu k aktualizaci výukových materiálů, aby zahrnovaly tento významný vědecký pokrok.
Pochopení čtyř známých stavů hmoty
Než se ponoříme do pátého stavu, zopakujme si stavy hmoty, které již známe:
- Kapalina: Částice v kapalině se volně pohybují, takže látka může proudit a nabývat tvaru své nádoby.
- Plyn: V tomto stavu jsou částice značně rozptýlené a vyplňují veškerý dostupný prostor, takže plyny jsou stlačitelné a mohou se rozpínat.
- Pevná látka: Částice jsou pevně zabaleny v pevném uspořádání, což dává pevným látkám určitý tvar a objem.
- Plazma: Plasma: vysokoenergetický stav, v němž jsou z atomů odebrány elektrony, a vzniká tak soubor iontů a volných elektronů. Plazma se nachází ve hvězdách včetně našeho Slunce a používá se v technologiích, jako jsou neonová světla a plazmové televizory.
Boseho-Einsteinův kondenzát
Koncept pátého stavu hmoty, známý jako Boseho-Einsteinův kondenzát (BEC), poprvé teoreticky představili Albert Einstein a indický fyzik Satyendra Nath Bose ve 20. letech 20. století. Navrhli, že ochlazení určitých částic, známých jako bosony, na teplotu blízkou absolutní nule způsobí jejich splynutí do jediné kvantové entity, která se chová jako „superčástice“.
Související článek
In 1995 Carl Wieman and Eric Cornell reported a new state of matter after they cooled rubidium atoms to an extremely low temperature. The Bose-Einstein condensate they created had been predicted decades earlier by @AlbertEinstein and Satyendra Nath Bose. pic.twitter.com/0GNWrIT0rI
— The Nobel Prize (@NobelPrize) March 26, 2025
V roce 1995 fyzikové Eric Cornell a Carl Wieman úspěšně vytvořili BEC ochlazením atomů rubidia-87 na teplotu jen několik miliardtin stupně nad absolutní nulou. Tento průlomový experiment potvrdil existenci pátého stavu hmoty, v němž částice ztrácejí svou individuální identitu a jednají ve shodě.
Důsledky a aplikace pátého stavu hmoty
Ačkoli Boseho-Einsteinův kondenzát nemusí mít přímý dopad na každodenní život, jeho objev má významné důsledky pro vědecký výzkum a vývoj technologií. BEC připravuje půdu pro:
- ultracitlivé senzory: Tyto senzory mohou detekovat nepatrné změny gravitace, zrychlení a magnetického pole, což může znamenat revoluci v oborech, jako je geofyzika a navigace.
- Kvantové výpočty: BEC by mohly vést k pokroku v kvantové výpočetní technice, která nabízí nebývalý výpočetní výkon a bezpečné komunikační metody.
- Nové materiály: Jedinečné vlastnosti BEC by mohly inspirovat vývoj nových materiálů s využitím v různých průmyslových odvětvích.
Objev pátého stavu hmoty je důkazem neustále se vyvíjející povahy vědeckého bádání. Zdůrazňuje, že je důležité pokračovat ve zkoumání neznámého a rozšiřovat naše chápání vesmíru. S tím, jak se budeme nořit hlouběji do tajemství fyziky, můžeme očekávat, že objevíme ještě více fascinujících jevů, které zpochybní naše dosavadní znalosti.
Einsteinovy předpovědi se opět ukázaly být základním kamenem moderní fyziky, neboť jeho poznatky nadále vedou vědce při jejich snaze odhalit složitost vesmíru. Jeho práce nám připomíná, že vesmír je plný překvapení, která čekají na své objevení.