Věda a TechnikaFyzici po dekádách vyřešili spor o kvazičástice v kvantové hmotě

Fyzici po dekádách vyřešili spor o kvazičástice v kvantové hmotě

V kvantové fyzice existují záhady, které působí skoro jako paradox. Představte si cizí částici „vhozenou“ do hustého moře dalších částic. Někdy se chová jako překvapivě poslušný návštěvník: plave prostředím, reaguje na něj a vznikne z toho nový „hybrid“ – takzvaný kvazičásticový objekt. Jindy je to naopak: částice je tak těžká, že se téměř nehne, a celý systém kolem sebe rozhodí natolik, že žádné kvazičástice nevzniknou. Dlouho to vypadalo, že tyhle dva obrazy se navzájem vylučují.

Tým teoretických fyziků z Heidelberg University teď přišel s rámcem, který oba světy spojuje do jedné logiky. V jedné krajní situaci se mluví o Fermiho polaronech: „příměs“ (impurity) se pohybuje ve fermionovém moři a tím, jak interaguje s okolím, začne s sebou „tahat“ i jeho část. Výsledkem je kvazičástice, která se chová jako jedna entita, i když je to ve skutečnosti kolektivní efekt. Tenhle model je důležitý pro popis silně interagujících systémů – od ultrachladných plynů až po pevné látky a jadernou hmotu.

Na opačné straně stojí jev s dramatickým názvem Andersonova ortogonální katastrofa. Tady je příměs tak těžká, že v podstatě zamrzne na místě. Okolní fermiony se kvůli ní „přerovnají“ tak zásadně, že původní uspořádání už nelze jednoduše obnovit. V takové situaci se koordinovaný pohyb rozpadá a kvazičástice podle klasického výkladu zanikají. Právě tohle rozdělení – buď polaron, nebo katastrofa – patřilo k dlouholetým třecím plochám v kvantové teorii mnohačásticových systémů.

Klíčový trik nové teorie je překvapivě jednoduchý: i extrémně těžká příměs totiž není dokonale nehybná. Dokáže se pohnout, jen ne tak, jak si představujeme v běžném světě. Jsou to drobné, téměř neviditelné posuny, které přicházejí s tím, jak se okolí přizpůsobuje její přítomnosti. Právě tyhle mikropohyby v modelu otevírají takzvanou energetickou mezeru (mass gap) – a to je zásadní, protože díky ní se kvazičástice mohou znovu „zrodit“ i v prostředí, které pro ně mělo být beznadějné.

Výsledek působí jako usmíření dvou táborů: polaronická intuice a ortogonální katastrofa nejsou dvě neslučitelné reality, ale dva režimy téhož problému, mezi nimiž se dá plynule přecházet. Autoři zároveň ukazují, že tenhle mechanismus přirozeně zachycuje i přechod od polaronických stavů k „molekulárním“ kvantovým stavům. Jinými slovy: místo slepé uličky dostáváme mapu, která vysvětluje, proč se systém někdy chová „částicově“ a jindy se zlomí do úplně jiné podoby.

Pro experimentátory je to dobrá zpráva. Teorie je popsaná jako flexibilní a použitelná napříč rozměry i typy interakcí, takže se hodí pro současné platformy, kde se kvantová hmota opravdu zkoumá: ultrachladné atomové plyny, dvourozměrné materiály nebo nové typy polovodičů. Studie vyšla v Physical Review Letters a její síla je v tom, že z „mystéria“ dělá nástroj: ukazuje, že i nepatrný pohyb může v kvantovém světě rozhodnout o tom, zda částice zůstane jen rušivým stínem, nebo se stane stavebním kamenem nové fyziky.

Doporučujeme

Erupce Etny mohou vznikat během týdnů i několika hodin

Etna se při silných erupcích nechová pokaždé stejně. Magma může několik týdnů postupovat vzhůru a zůstat těsně pod povrchem, jindy se ale dokáže z velké hloubky dostat ven během několika hodin. Rozdíl souvisí především s množstvím oxidu uhličitého a vody v magmatu. Díky lepšímu pochopení těchto procesů mohou vědci přesněji odhadnout, jaká rizika mohou budoucí erupce Etny přinést.

Írán může otevřít Hormuz do týdne. USA musí splnit tyto podmínky

Írán by mohl zpřístupnit Hormuzský průliv do týdne, pokud USA zmírní vojenský a ekonomický tlak. Řekl to nejmenovaný íránský úředník. Íránská delegace o tom jednala s USA na okraji Valného shromáždění OSN v New Yorku prostřednictvím katarského mediátora. Ceny ropy klesly pod 100 dolarů za barel.

V Kyjevě po ruských útocích vypukly požáry, tři lidé byli zraněni

Ruské drony dnes brzy ráno zranily nejméně tři lidi a poškodily sklady i čerpací stanice v ukrajinské metropoli Kyjevě. Informovaly o tom místní úřady. V důsledku pokračujících ruských vzdušných útoků vypuklo i několik požárů a pozastaven byl provoz příměstské železnice. Ruské ministerstvo obrany oznámilo, že ruské síly na Ukrajině zasáhly obranná a energetická zařízení, logistická centra i lodě využívané ukrajinskou armádou.

Válka se přesouvá do Ruska. Moskva a Petrohrad investují miliony do krytů

Rusko vyčlenilo desítky milionů rublů na opravy krytů v moskevských čtvrtích a stanicích metra v Petrohradu. Děje se tak v době sílících ukrajinských útoků na velká ruská města.

Mírotvůrce Trump pohrozil Íránu zničením. Uděláme to rychle, řekl

Americký prezident Donald Trump se v projevu na Valném shromáždění OSN v New Yorku vykreslil jako mírotvůrce, Íránu přitom pohrozil zničením. Jeho projev zněl spíše jako řeč určená voličům. Vychvaloval úspěchy, kterých USA pod jeho vládou dosáhly, zatímco rostou ceny energií kvůli konfliktu na Blízkém východě, který se nedaří zastavit.

České tenistky porazily Británii a postoupily do semifinále BJK Cupu

České tenistky zvládly čtvrtfinále Poháru Billie Jean Kingové a po vítězství 2:0 nad Velkou Británií postupují mezi nejlepší čtyři týmy. První bod vybojovala Marie Bouzková v tříhodinové bitvě se Sonay Kartal, postup následně potvrdila Linda Nosková. Češky si semifinále týmové soutěže zahrají poprvé po třech letech.

Maďarsko je ve sporu s Ukrajinou kvůli fóru Karpatská osmička a kvůli ropě

Mezi Ukrajinou a Maďarskem propuklo nové diplomatické napětí. Kyjev podle Budapešti bez jejího souhlasu zařadil Maďarsko mezi členy nového regionálního fóra nazvaného „Karpatská osmička“. Ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha následně obvinil maďarského premiéra Pétera Magyara, že navazuje na politiku svého předchůdce Viktora Orbána.

Brad Pitt se vrací jako Cliff Booth. Nový trailer ukazuje Hollywood plný zločinu

Brad Pitt znovu hraje kaskadéra Cliffa Bootha, za kterého získal Oscara ve filmu Tenkrát v Hollywoodu. Nový snímek The Further Mis-Adventures of Cliff Booth představuje trailer a termíny premiéry. Scénář napsal Quentin Tarantino, režii tentokrát převzal David Fincher. Příběh zavede diváky do Los Angeles roku 1977.

G7 vyzvala Írán, aby přestal vyzbrojovat Hútíe. Teherán to popírá

Írán musí ukončit vojenskou podporu a vyzbrojování jemenských povstalců Hútíů, uvedli ve společném prohlášení ministři zahraničí skupiny G7 před Valným shromážděním OSN v New Yorku. Dále odsoudili útoky rebelů na Saúdskou Arábii.

Globální oteplování narušuje klimatickou vazbu mezi dvěma oceány

Tichý a Indický oceán se po staletí navzájem ovlivňovaly. Když se měnila teplota vody nebo proudění vzduchu nad Tichým oceánem, podobné změny zpravidla následovaly také v Indickém oceánu. V posledních desetiletích však toto propojení slábne a oba oceány se začínají chovat odlišně. Současná změna je výraznější než narušení způsobená silnými sopečnými erupcemi v minulosti. Vědcům proto může ztížit předpovídání srážek a dalšího vývoje klimatu v tropických oblastech. tropických oblastech.

Mamdani chce novou čtvrť v Queensu. S Trumpem dohodl další jednání

Americký prezident Donald Trump a newyorský starosta Zohran Mamdani chtějí posunout jednání o rozsáhlém bytovém projektu v Queensu. V lokalitě Sunnyside Yards by mohlo vzniknout až 12 tisíc bytů. Při pondělní schůzce v rezidenci Gracie Mansion probírali také vysoké životní náklady a situaci přistěhovalců.

Historická dohoda: Paramount může odkoupit Warner Bros. Discovery

Filmové studio Paramount má volné ruce v otázce převzetí Warner Bros. Discovery. Uzavřel totiž dohodu s americkými státy, které ji dříve blokovaly v obavách o spravedlivou hospodářskou soutěž. Fúze dá vzniknout jednomu z největších mediálních koncernů světa.

Při ruských útocích na průmyslové podniky na Ukrajině zahynuli čtyři lidé

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na průmyslové podniky v Dněpropetrovské oblasti. Zasáhlo Kryvyj Rih, Pavlohrad a Dnipro, ohlásil na telegramu šéf oblastní vojenské správy Oleksandr Hanža. Zahynuli čtyři lidé, šest utrpělo zranění. Podle ukrajinských vzdušných sil byla hlavním cílem dalšího rozsáhlého ruského útoku kromě Dněpropetrovské také Kirovohradská a Poltavská oblast. Ruská armáda odpálila proti Ukrajině mimo jiné střely Oniks, Iskander a Kalibr. Ministerstvo obrany v Moskvě uvedlo, že terčem útoků na Ukrajině byly metalurgické, chemické, zbrojní a teplárenské podniky, objekty přístavní infrastruktury a námořní lodě dodávající materiál ukrajinským ozbrojeným silám. Naopak v ruské Samarské oblasti ukrajinský útok podle úřadů zabil jednoho člověka a čtyři další zranil.

Británie vstoupí do války s Hútíi. Saúdům pomůže s tankováním letadel

Velká Británie poskytne omezenou a dočasnou leteckou podporu Saúdské Arábii. Po dobu několika týdnů bude saúdské stíhačky podporovat při doplňování paliva letoun RAF Voyager. Během letu na Valné shromáždění OSN v New Yorku to novinářům řekl britský premiér Andy Burnham.

Při střelbě u střední školy v Turecku utrpělo zranění osm studentů

Nejméně osm studentů utrpělo zranění při střelbě u střední školy na západě asijské části Turecka. Uvedla to turecká soukromá televize NTV, podle níž je stav dvou raněných kritický. Střelec, podle médií také student, byl zadržen, napsala agentura Reuters s odkazem na úřad místního guvernéra. Motiv útoku není bezprostředně jasný.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama