Před 15 lety vědci stvořili záhadné šesté skupenství hmoty. Může otevřít dveře k levnější energii

Před 15 lety američtí vědci oznámili, že vytvořili novou, šestou formu hmoty, takzvaný fermionický kondenzát. Do té doby vědci rozeznávali pět skupenství hmoty: plynné, kapalné, pevné, plazmu a Boseho-Einsteinův kondenzát, který byl objeven v roce 1995.

Na konci ledna 2004 zasáhla vědecký svět zpráva, která vedla k přepisování učebnic. Fyzici z Coloradské univerzity oznámili, že se jim povedlo vytvořit novou, doposud nepopsanou formu hmoty. Dali jí jméno fermionický kondenzát.

Patří mezi exotická skupenství, která mohou existovat jen ve výjimečných podmínkách. Ty na Zemi normálně neexistují, takže je lidstvo až do konce 20. století neznalo. Právě proto vědci museli fermionický kondenzát vytvořit, objevit a popsat v laboratoři, a to při extrémně nízké teplotě.

Experti z Coloradské univerzity ochladili pouhých 40 atomů draslíku v plynném skupenství, které byly zachycené v laserovém paprsku. Povedlo se je přivést na teplotu blízkou absolutní nule, tedy 273,15 stupňů Celsia pod nulou. Částice se v takovém chladu přestaly pohybovat, vědci je pak ještě bombardovali magnetickým polem. Výsledkem byl nový druh hmoty, který fungoval jako supravodič – to znamená, že přenášela energii absolutně bez ztráty.

Skupenství jsou přece jen tři

Na základních školách se děti učí, že skupenství jsou tři – pevná látka, kapalina a plyn. Už na středních školách se ale děti dozví o dalším skupenství, jímž je plazma. Ale pokud jsou to děti zvídavé, nebo pokračují ve studiích na univerzitě, naučí se, že všechno je ještě mnohem složitější a skupenství je šest – anebo možná také ještě mnohem více.

Skupenství totiž znamená způsob, jakým jsou částice uspořádané v látce. Pokud se to změní, změní se i vlastnosti hmoty. Látka v „normálním“ pevném skupenství má částice pevně uspořádané, mnohdy jsou dokonce uspořádané pravidelně. Tělesa v pevném skupenství díky tomu mohou držet svůj tvar – na rozdíl od situace, kdy jsou ve skupenství tekutém.

Jako kapalina už drží částice jen slabšími silami, kterou nejsou tak uspořádané. Proto tekutiny neudrží samy tvar – ale nejsou ani stlačitelné. Třetím „klasickým“ skupenstvím je plyn; jeho částice už nejsou drženy žádnými vazbami, takže spolu nějak reagují, když se srazí. Proto je plyn prchavý a snadno se mísí s jinými okolními plyny.

Čtvrtým skupenstvím je plazma, což je ionizovaný plyn se zvláštními vlastnostmi. Kolem nás ho pozorujeme jen málokdy – nejčastěji například v blescích, ale třeba také v zářivkách nebo elektrickém oblouku. Přesto jde zřejmě o nejrozšířenější skupenství v kosmu – tvoří drtivou většinu pozorované hmoty ve vesmíru. Plazma totiž tvoří hvězdy i mlhoviny.

Exotická skupenství hmoty

Roku 1924 předpověděli Albert Einstein a indický fyzik Šatendranáth Bose, že by mohlo existovat další skupenství hmoty, a to za teploty blízké úplné nule – vyznačovalo by se tím, že normálně neviditelný kvantový efekt by byl u něj pozorovatelný i na makromolekulární úrovni. Dostalo jméno Boseho-Einsteinův kondenzát.

Sedmdesát let patřila tato hmota jen do knih teoretické fyziky, ale 5. června 1995 se podařilo dvěma americkým fyzikům tuto látku vytvořit. Od té doby ho vědci intenzivně zkoumají. Experimenty s Boseho-Einsteinovým kondenzátem nyní probíhají také už na Mezinárodní vesmírné stanici.

Kromě těchto šesti popsaných skupenství hmoty vědci někdy považují za jedinečná skupenství také několik dalších stavů hmoty, které většinou vznikají za nějakých extrémních teplotních podmínek – ať už za výjimečného chladu, nebo v extrémním teple. Patří mezi ně například kvarkgluonové plazma, supratekutost, Fermiho plyn, degenerovaný elektronový plyn nebo takzvaná Rydbergova molekula. Ale vlastní skupenství by mohla mít třeba také nikdy nepozorovaná temná hmota.

Bude chleba levnější?

Přestože se jedná z běžného pohledu o zcela exotický výzkum, ve skutečnosti může mít obrovský dopad. Pokud by se podařilo pochopit, jak funguje hmota na kvantové úrovni, mohlo by to mít obrovské praktické dopady na vznik nových materiálů s netušenými vlastnostmi, ale i na způsob, jak lidstvo hospodaří s energií.

Jednou z vlastností, která se u exotických skupenství hmoty objevuje, je totiž supravodivost – tedy schopnost přenášet energii bez jakýchkoliv ztrát.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Studenti si vyzkoušeli stav beztíže. Hráli karty nebo pili vodu

Stav beztíže, jaký znají astronauti z Mezinárodní vesmírné stanice, si vyzkoušelo 26 studentů a dalších osobností při misi Zero-G. V rámci projektu Česká cesta do vesmíru letěli speciálním letadlem nad Krkonošemi a Orlickými horami. Vědci dělají při takovém letu často různé pokusy, studenti si tak mohli cestu naplno užít. Projekt zaměřený na propagaci technického vzdělávání a přírodních oborů začal loni v září. A let v Airbusu A310 vyvolávajícím stav beztíže byl jeho vyvrcholením, na začátku se do výběrového řízení v přihlásilo 861 zájemců.
před 13 hhodinami

Z kontinentální Evropy odstartovala orbitální raketa. Po několika sekundách spadla

Z kosmodromu Andöya Spaceport na severu Norska v neděli po několika odkladech odstartovala ke zkušebnímu letu raketa Spectrum německé startupové firmy Isar Aerospace, která odvysílala živé záběry ze startu na portálu YouTube. Let ale trval jen několik sekund, raketa se brzy zřítila zpět na zemský povrch, uvedla agentura AFP. I tak šlo o první start orbitální rakety z kontinentální Evropy mimo Rusko.
včeraAktualizovánopřed 15 hhodinami

Slintavka bývala v českých chlévech častým hostem. Farmáři podceňovali její šíření

Už když se slintavka a kulhavka šířila v českých zemích v 19. století, znamenala pro hospodáře velkou hrozbu. Dobový tisk ukazuje, že lidé podceňovali to, jak extrémně nakažlivá nákaza je.
před 23 hhodinami

Zatmění Slunce přitáhlo lidi do planetárií i hvězdáren, bylo ale za mraky

Lidé měli v planetáriích a hvězdárnách možnost pozorovat částečné zatmění Slunce, viditelnost ale omezovala oblačnost. Pořadatelé pro ně měli připravený i další program. Například do ostravského planetária v městské části Krásné Pole přišlo kolem 140 návštěvníků, do hvězdárny v Teplicích přes šedesát a v Karlových Varech asi dvě desítky.
29. 3. 2025

Zimní čas je pro člověka přirozenější, ale přizpůsobí se, míní lékař

V noci na neděli začne v Česku platit letní čas. Hodiny se ve dvě ráno posunou o hodinu vpřed. Praktický lékař Cyril Mucha v pořadu 90’ ČT24 uvedl, že pro člověka je přirozenější zimní čas, ale běžný člověk se změně za několik dní přizpůsobí. Problémy se změnami času mají podle něj lidé, kteří mají například obecně problém se spánkem. Europoslanec Tomáš Zdechovský (KDU-ČSL) zmínil, že chce téma zrušení střídání letního a zimního času vznést na půdě europarlamentu v září.
29. 3. 2025

Z rudého snu noční můra. Před sto lety zamířila do Kyrgyzie tisícovka Čechoslováků

Interhelpo bylo československé dělnické družstvo, které pomáhalo budovat socialismus v sovětském Kyrgyzstánu. Vzniklo v květnu 1923 a před sto lety, 29. března 1925, vyjel první transport jeho členů do tehdejší Kyrgyzie. Celkem tam dorazila asi tisícovka Čechů a Slováků a přestože se část z nich později stala oběťmi stalinských čistek, družstvo se významně podílelo na vybudování průmyslového potenciálu asijské republiky.
29. 3. 2025

Před polednem nastane zatmění Slunce. Bude vidět i z Česka

V sobotu nastane částečné zatmění Slunce, které bude pozorovatelné i z Česka. Měsíc zakryje až 22 procent slunečního disku, přičemž nejvýraznější zatmění bude patrné na severozápadě Čech. Úkaz začne krátce před půl dvanáctou dopoledne a potrvá zhruba do jedné hodiny odpoledne. Půjde o jedno z nejlépe pozorovatelných zatmění v posledních letech, protože Slunce bude v době maxima vysoko nad obzorem, uvedl Pavel Suchan z České astronomické společnosti.
29. 3. 2025

Nejstarší vanilku v Evropě našli vědci na Pražském hradě

Pražský hrad byl v době Rudolfa II. centrem evropské kultury, obchodu i umění. Dokládá to i nový objev přímo ve Vladislavském sále. Archeologové tam našli vůbec nejstarší důkaz o použití vanilky v Evropě.
28. 3. 2025
Načítání...