Víme, že molekuly vznikají spojením několika atomů. Mohou být jen dva, jindy tisíce. Jak přesně však tento proces probíhá, bylo dlouho záhadou a vědci vycházeli jen ze statistických odhadů. Atomy se totiž spojují příliš rychle a detailně tento proces sledovat prostě nebylo možné. Tedy až dosud.
Mimořádný experiment se vydařil kvantovým fyzikům z univerzity ve městě Otago na Novém Zélandu. Vůbec poprvé v historii dokázali „zastavit“ jednotlivé atomy a sledovat jejich vzájemné působení při vzniku molekul, informuje univerzita v tiskové zprávě o výsledcích studie zveřejněné ve fyzikálním časopise APS.
Ve vakuové komoře o velikosti topinkovače
Vědci dosud při chápání procesu spojování atomů vycházeli ze statistických dat shromážděných během experimentů s velkým počtem atomů. Tentokrát využili speciální laboratoř univerzity v Otagu, včetně laserů, zrcadel a vakuové komory na sledování trojice nedělitelných částic. Podle vyjádření vědeckého týmu jim historický experiment otevřel dveře do dosud nevídaného mikroskopického světa.
„Naše metoda spočívá v individuálním zachycení a ochlazení trojice atomů na teplotu rovnou miliardtině Kelvina s pomocí laserových paprsků ve vakuové komoře s velikostí topinkovače,“ popisuje výzkum profesor Mikkel Andersen.
„Následně atomové pasti spojujeme, vytváříme tak kontrolované interakce, které jsme schopni sledovat,“ dodává Andersen. Celý proces byli vědci schopni zaznamenat s pomocí speciálních mikroskopických kamer.
Na historický experiment si vědci vybrali tři atomy rubidia. Molekulu dirubídium sice tvoří jen dva atomy, na vznik jsou však zapotřebí tři. Třetí atom je při reakci potřebný k tomu, aby odebral část energie vzniklé při kolizi a zbylá dvojice tak mohla vytvořit dvouatomovou molekulu. Vědci během jedinečného experimentu dokázali tento proces sledovat tak detailně, jak se to fyzikům dosud nikdy nepodařilo.
Příspěvek k technologiím budoucnosti
Novozélandský vědecký tým připouští, že výsledky experimentu mohou být pro veřejnost těžko uchopitelné. Věří však, že v budoucnu poslouží k dalšímu vývoji kvantových technologií. Výzkum může mít podle nich na společnost stejný vliv, jako kvantové experimenty staré několik desetiletí, které přispěly ke vzniku a rozvoji počítačů či internetu.
„Nás výzkum se pokouší připravit půdu pro technologie v nejmenším možném měřítku, jmenovitě na atomové úrovni a jsem nadšený, když vidím, že naše objevy mohou ovlivnit technologický vývoj budoucnosti,“ komentuje výsledky experimentu Andersen.
Jedním z nejzákladnějších zjištění, které experiment přinesl, je, že atomy se do molekuly spojují mnohem pomaleji, než vědci předpokládali na základě statistických dat z předchozích výzkumů. Proč, to však netuší a budou své hypotézy muset potvrdit v dalších fascinujících experimentech.