Věda

Jsou kvantové fluktuace měřitelné?

Jsou kvantové fluktuace měřitelné?

Kvantové fluktuace vakua byly až doposud považovány za neuchopitelné a jejich přímé měření nebylo proveditelné. Švýcarští fyzici však nyní na tomto poli sklidili obrovský úspěch, když se jim podařilo změřit výkyvy elektromagnetického pole pomocí elektrooptického detektoru. Celé zařízení museli zmrazit na mínus 269 °C.

Prázdnota, nebo také vakuum, není podle kvantové teorie zase až tak prázdná. Objevují se v ní totiž tzv. kvantové fluktuace elektromagnetického pole. Vědecký tým pod vedením Jérôma Faista ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu (ETHZ) přišel s postupem, který umožňuje tyto výkyvy detailněji charakterizovat.
K výzkumu jim posloužil elektrooptický detektor skládající se z krystalu, ve kterém může elektrické pole svým působením vyvolat rotaci polarizačního záření. Tímto způsobem zanechá elektrické pole zřetelnou stopu ve tvaru světelné vlny polarizovaného záření.

Kvantová fyzika se zabývá zkoumáním mikrosvěta – částic, atomů a různých procesů.

Nic není nemožné

V průběhu experimentu se podařilo docílit protékání dvou velmi krátkých laserových pulzů krystalem ve dvou zcela odlišných bodech a v poněkud jiných časech. Z měření jimi vytvořeného polarizovaného světla bylo možné odvodit elektrická pole fluktuací vakua. „Výkyvy ve vakuu elektromagnetického pole mají zřetelně patrné důsledky a mimo jiné jsou zodpovědné za to, že atom může spontánně vyzařovat světlo,“ vysvětluje spoluautorka studie Ileana-Cristina Benea-Chelmus z Harvardovy univerzity.
Benea-Chelmus dále tvrdí, že změřit něco takového ve vakuu je na první pohled nemožné. Tradiční detektory záření, např. fotodiody, jsou založeny na principu, že lehké částice – a tedy i energie – jsou absorbovány detektorem. Z vakua, jež představuje nejnižší energetický stav fyzikálního systému, však nelze žádnou další energii extrahovat.

Fluktuace vakua elektromagnetického pole lze změřit pomocí laseru.

Vědci posouvají hranice

Badatelé celé zařízení ochladili na mínus 269 °C. Tento krok byl proveden z velice jednoduchého důvodu, a to aby se zajistilo měření elektrických polí kvantových fluktuací vakua a nikoli polí, jež vzešla z tepelného záření černého tělesa.
Postup zajistí, že při tak nízké teplotě nezůstanou v přístroji žádné fotony tepelného záření, tudíž by veškeré fluktuace v elektrických polích měly pocházet výhradně z vakua. I tak se však jedná o měření, které stojí již na hranici současných možností.

Pojem fluktuace jako takový označuje nepravidelný a nesourodý pohyb z místa na místo, nejběžněji se užívá pro nepravidelné změny dané veličiny.

Další dveře se otevírají

Do budoucna je v plánu měření dalších případů kvantových fluktuací vakua. Pozornost bude kladena např. na přítomnost silných reakcí mezi fotony a hmotou. K tomu dochází např. v optickém rezonátoru – dutině obklopené odrazovými plochami s pasivním dielektrickým prostředím -, v němž by podle odborných teoretických výpočtů mělo být přítomno mnoho virtuálních fotonů, jež vnikly kvantovými fluktuacemi.

Věda
Časopis, který by vás mohl zajímat

Více z Věda

Pozor na hadí uštknutí

Věda17.9.2019

Česká republika je království spamů

Věda13.9.2019

3D tisk pokořil další hranice

Věda10.9.2019

V Liberci zrekonstruovali horní patro pavilonu tropů

Věda6.9.2019

Nový Range Rover Evoque: Opět sexy krasavec sexy „štýlo“

Věda3.9.2019

Jak truchlí gorily?

Věda30.8.2019

Ohrožuje nedostatek spánku stáří?

Věda27.8.2019

Soulož jako zdlouhavý proces

Věda23.8.2019

Jsou kvantové fluktuace měřitelné?

Věda20.8.2019

Výjimečný internetový magazín zabývající se nejzajímavějšími články z oblasti vědy a poznání, planety Země, historie, zajímavostí a lifestyle!

Copyright © RF-Hobby s.r.o | Zásady ochrany osobních údajů | Cookies