Podíl:
10 Nemožné věci Fyzici právě provedli
V podivném světě fyziky je nemožné vždycky možné. Ale v poslední době se mnozí vědci podařilo překonat i tuto námitku a dosáhli několika velkolepých prvních.
10 Lehnutí za studena
V minulosti vědci nemohli ochladit předmět za bariéru nazývanou "kvantová hranice". Aby se něco mrazilo, laser musí zpomalovat jeho atomy a jejich teplo-produkující vibrace. Ironií je, že laserové světlo přináší teplo. I přes snížení teploty zabraňuje tomu, aby klesl pod hranici kvantové hodnoty. Překvapivě fyzici navrhli buben vibrujícího hliníku a podařilo se snížit teplotu na 360 mikrokvinů, nebo 10 000krát více chladených než hloubky prostoru. Buben měří 20 mikrometrů v průměru (lidský vlas je 40-50 mikrometrů) a experiment odmítl slavnou hranici.
Jakmile bylo myšleno, že je to nemožné, byl průlom novou laserovou technikou, která může "squeeze" světlo a směřuje částice intenzivnější stabilitou v jednom směru. Tím se odstranily výkyvy laseru, které přinesly teplo. Buben je nejchladnější mechanický objekt, který kdy byl zaznamenán, ale ne nejchladnější, což je kondenzát Bose-Einstein. Přesto by se úspěch mohl jednoho dne podílet na superfastní elektronice a pomoci odhalit cizí chování v kvantovém světě, které se objeví, když se materiály přibližují k jejich fyzickým omezením.
9 Nejjasnější světlo
Světelnost našeho Slunce je již pozoruhodná. Nyní si představte kombinované světlo miliardy Sluncí. To je ekvivalent toho, co fyzici nedávno přinesli do života v laboratoři. Oficiálně nejjasnější svítivost, jakou kdy byla viděna na Zemi, se světlo také nečekaně chovalo. Změnila vzhled předmětů.
Abychom to pochopili, musíme se podívat na to, jak funguje zrak. Fotony potřebují rozptýlit elektrony předtím, než bude možné vidění. Za normálních okolností narazí elektrony jeden foton. Když se něco stane jasnějším, tvar obvykle zůstává stejný jako u nižšího světla. Výkonný laser použitý v experimentu rozptýlil čelist-klesající 1000 fotonů. Vzhledem k tomu, že se rozptyl rovná viditelnosti, intenzita, s níž došlo, změnila způsob, jakým se fotony chovají, a následně vnímá osvětlený objekt. Tento podivný efekt se zřetelněji projevil, když se zvýšilo sluneční světlo. Vzhledem k tomu, že normální energie a směr fotonů byly změněny, světlo a barvy byly vytvářeny neobvyklými způsoby.
8 Molekulární černá díra
Tým fyziků nedávno vytvořil něco, co se chovalo jako černá díra. Rozvinuli nejsilnější rentgenový laser, který existuje, Linac Coherent Light Source (LCLS), na zapouzdřené molekuly jodmethanu a jodobenzenu. Vědci očekávali, že paprsek získá většinu elektronů z atomu jodu molekuly a zanechá vakuum. V experimentech se slabšími lasery tato prázdnota pak vysypala elektrony z nejvzdálenější části atomu. Když LCLS udeřil, očekávalo se to - následovalo něco překvapivého. Namísto toho, aby se sám zastavil, atom jódu začal jíst elektrony ze sousedních atomů vodíku a uhlíku. Byla to jako malá černá díra uvnitř molekuly.
Následné výbuchy vyklepaly ukradené elektrony, ale prázdnota se nasákla ještě více. Cyklus byl opakován dokud celá molekula nevybuchla. Atom jódu byl jediný atom, který se choval takhle. Větší než ostatní, absorbovalo obrovské množství rentgenové energie a ztrácel své původní elektrony. Ztráta zanechala atom dostatečně silný pozitivní náboj, aby odstranil elektrony z menších atomů.
7 Kovový vodík
Byl nazýván "svatým grálem vysokotlaké fyziky", ale až dosud se žádný vědec nikdy nedařil k vytvoření kovového vodíku. Jako možný supravodič je to velmi vyhledávaná forma normálně plynného prvku. Možnost přeměny vodíku na kov byl poprvé navržen v roce 1935. Fyzici věřili, že masivní tlak by mohl způsobit transformaci. Problém spočíval v tom, že nikdo nemůže způsobit extrémní tlak.
V roce 2017 americký tým vylepšil starou techniku a poprvé přinesl teoretický materiál. Předchozí pokusy byly provedeny uvnitř zařízení nazývaného diamantová kovadlina. Síla je generována použitím dvou syntetických diamantů proti sobě navzájem, ale vždy v kritickém bodě praskly. Fyzici použili buněčnou komoru, ale navrhli nový tvarovací a leštící proces, který zabránil obávaným zlomeninám. Zařízení bylo pak schopno produkovat ohromující tlak: více než 71,7 milionů liber na čtvereční palec. Dokonce ani ve středu Země není takový zmáčknutí.
6 Počítačový čip s mozkovými buňkami
Pokud jde o životní energii elektroniky, světlo by mohlo jednoho dne nahradit elektřinu. Fyzikové chápali světelný potenciál v tomto směru před několika desetiletími, kdy bylo jasné, že jeho vlny mohou cestovat vedle sebe a tím plnit nesčetné množství úkolů najednou. Tradiční elektronika se spoléhá na tranzistory, které otevírají a uzavírají cesty pro elektřinu a omezují to, co lze udělat. Pozoruhodný nedávný vynález byl počítačový čip napodobující lidský mozek. Rychle si "myslí", že používá světelné paprsky, které vzájemně spolupracují, podobně jako neurony.
V minulosti byly vytvořeny jednodušší neuronové sítě, ale zařízení pokrývalo několik tabulek. Nic menšího bylo považováno za nemožné. Vyroben ze silikonu, nový čip měří dva milimetry napříč a počítá se 16 neurony.Laserové světlo vstupuje do čipu a rozděluje se do paprsků, které se vyznačují různými čísly nebo informacemi tím, že mění jas. Intenzita lasery, která končí, dává odpověď na číslo křupavé nebo jakékoliv informace, o které bylo požádáno, aby poskytlo řešení.
5 Nemožná forma hmoty
Pozdravte se na supersolidy. Tento oddball není tak strašně těžké, jak to naznačuje název. Namísto toho má bizarní materiál pevnou krystalickou strukturu všech pevných látek, přičemž se zároveň jeví jako tekutina. Tento paradox byl vyčleněn, aby zůstal nerealizován, protože letí tváří v tvář známé fyzice. V roce 2016 však dva nezávislé vědecké týmy vyrobily materiál nesoucí ochranné známky supersolid. Neuvěřitelně oba použili různé přístupy k tomu, co si mnozí myslí, že ani jedna technika nedosáhne.
Švýcarští vědci vytvořili kondenzát Bose-Einstein (nejchladnější věc vůbec) vakubovým chlazením rudidového plynu do ledového extrému. Kondenzát byl potom přemístěn do dvoukomorového zařízení, přičemž každá komora měla malé protilehlé zrcátka. Lasery povzbudily transformaci a částice reagovaly uspořádáním do krystalického vzoru pevného materiálu, zatímco materiál udržel jeho tekutost. Američané přišli na stejnou podivnou hybridní látku, ale vytvořili svůj kondenzát po ošetření atomů sodíku pomocí chlazení a lasery. Pak použili lasery, aby posunuli hustotu atomů, dokud se v jejich kapalném vzorku neobjevila krystalická struktura.
4 Negativní hmotnostní tekutina
V roce 2017 navrhli fyzici myšlenkovou věc: formu hmoty, která se pohybuje směrem k síle, která ji vytlačila. Zatímco není přesně bumerang, má to, co by bylo možné nazvat negativní hmotou. Pozitivní hmota je normálnost, na kterou jsou většinou lidé zvyklí: Naléháte něco a předmět se urychlí ve směru, kam byl vložen. Poprvé byla vytvořena tekutina, která se chová na rozdíl od toho, co někdo někdy viděl ve fyzickém světě. Při stisknutí se zrychluje zpět.
Opět byl vychlazený kondenzát Bose-Einstein z atomů rubidia. Vědci měli nyní superfluid s pravidelnou hmotností. Jejich atomy těsně spolu s lasery. Pak se druhá sada laserů obávala atomů, aby změnila způsob, jakým se točí. Když se uvolní z prvního pevného držení lasery, normální tekutina by se rozšířila směrem ven a dál od středu, což je v podstatě tlakem. Změněný superfluid rubidia, rychlostí dostatečně rychlý, se nerozšířil, když byl propuštěn, ale zastavil mrtvý na displeji záporné hmotnosti.
3 časové krystaly
Když Frank Wilczek, fyzik z Nobelovy ceny, navrhl časové krystaly, myšlenka zněla bláznivě - obzvláště část, která by mohla vyvolat pohyb v zemském stavu, nejnižší úroveň energie ve hmotě. Pohyb je teoreticky nemožné, protože je zapotřebí energie tam, kde je jen málo. Wilczek věřil, že věčné hnutí může být dosaženo převrácením zarovnání křišťálových atomů uvnitř a ze země. Taková objektová atomová struktura by se opakovala v čase, čímž by se stálé přepínání bez potřeby energie. To bylo v rozporu se zákony fyziky, ale v roce 2017, pět let poté, co si Wilczek představoval bizarní záležitost, fyzici přišli na to, jak si je vydělat.
Jeden tým manipuloval deset vzájemně propojených iontů ytterbium se dvěma lasery. Jeden tvořil magnetické pole, zatímco druhý nastavil otáčení atomů, dokud nevznikne Wilczekovo převrácení. Na Harvardu se narodil křišťál času, když byly v diamantech převráceny dusíkaté nečistoty. Dokonce i když jsou nyní přijímány krystaly času a ne jen šílená teorie, musí být pravidelně zapnuty, aby se udržely. Nemusí to být Wilczekovo věčné zařízení, ale krystalky času zůstávají na rozdíl od toho, co vědci někdy studovali.
2 Braggová zrcadla
Braggové zrcadlo nemůže odrážet mnoho a je odvážné od 1000 do 2000 atomů. Ale může to odrážet světlo, což je užitečné v místech, kde jsou potřebné nejmenší zrcadla, jako v moderní elektronice. Tvar není konvenční; atomy visí ve vakuu, připomínající řetězec perliček. V roce 2011 sestavila nejmodernější německá skupina (80%) nejmodernější skupinu tím, že laserem seskupila deset milionů atomů do mřížového vzoru.
Od té doby dánské a francouzské týmy značně zkondenzovaly počet potřebných atomů. Namísto zapínání atomů spojených dohromady je navlékli vedle mikroskopických optických vláken. Při správném rozmístění se použije Braggův stav - odráží vlnovou délku světla přímo zpět do místa původu. Když bylo přenášeno světlo, někteří unikli vláknu a narazili na atomy. Dánské a francouzské struny odrážejí přibližně 10 a 75 procent, ale oba vrátili světlo dolů vláken v opačném směru. Kromě slibných neomezených pokroků v technologii se může stát, že se jednoho dne ukáže jako užitečné iv cizích kvantových zařízeních, protože atomy navíc používaly světlo pro vzájemnou interakci.
1 2-D magnet
Fyzici se snaží od dvacátých lét udělat 2-D magnet, ale vždy se setkají s neúspěchem. Skutečný 2-D magnet si zachová své magnetické vlastnosti i poté, co byl stripován do stavu, který z něj činí dvojrozměrnou - vrstvu jen tlustého atomu. Vědci začali pochybovat o tom, zda je takový magnet dokonce možný.
V červnu 2017 si vědci zvolili triiodid chromu, aby nakonec vytvořili 2-D magnet. Sloučenina byla atraktivní z několika důvodů: Jednalo se o vrstvený krystal, ideální pro ztenčení a obdarovaný permanentním magnetickým polem a jeho elektrony měly preferovaný směr točení.Byly to kritické body, které pomohly trojitému chrómu zůstat magnetické, dokonce i poté, co byl krystal odkrácen na poslední vrstvu atomů.
První skutečný 2-D magnet na světě se objevil při překvapivě teplé teplotě -228 stupňů Celsia (-378 ° F). Přestal být magnet, když byla nahrazena druhá vrstva, ale opět získala své vlastnosti, když byly přidány třetí a čtvrtá fólie. V tuto chvíli nefunguje při pokojové teplotě a kyslík to poškozuje. Přes jejich křehkost, 2-D magnety dovolí fyzikům dokončit experimenty, které nejsou dosud možné.