Atomy, které umí zpívat jednohlasně

Když švédští akademici vysvětlovali, komu a proč udělili letošní Nobelovu cenu za fyziku, použili poetické přirovnání: "Ocenění vědci naučili jednohlasně zpívat atomy." V prozaickém jazyce fyziky noví laureáti v plynu atomů dosáhli Bose-Einsteinovy kondenzace. Tento podivný kvantový jev byl předpovězen již v roce 1924, kdy Albert Einstein přenesl teorii indického fyzika S. N. Boseho z částic světla ­ fotonů na hmotné částice, jako jsou obyčejné atomy. Z této teorie vyplynulo, že když se plyn z určitých atomů ochladí na velmi nízkou teplotu, těsně nad absolutní nulu (ta je minus 273,15 stupně Celsia), atomy se zpomalí, sdruží se k sobě a vytvoří nový stav hmoty. Ten byl nazván Bose-Einsteinovým kondenzátem. Dlouho však šlo jen o teoretickou představu. V realitě byl tento jemný úkaz přebíjen obyčejnou kondenzací, tedy zkapalněním. Za chladu se třeba vodní páry srážejí a vytvářejí rosu anebo kapky deště. "Studenti fyziky se o tomto kondenzátu učili, ale nikdo jej doopravdy neviděl. Snového nádechu jej zbavili až o sedmdesát let později vědci, kteří teď za to dostali Nobelovu cenu. Určitě právem, je to obrovská věc. Otevírá nové cesty současné atomové fyziky," říká Bedřich Velický, profesor Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. V roce 1995 Američané Carl Wieman a Eric Cornell zachytili v takzvané magnetooptické pasti řídký obláček z dvou tisícovek atomů rubidia. Ty by za běžných okolností jen chaoticky kmitaly. Pak je ochladili laserovými paprsky. "Při dostatečném ochlazení ztrácejí jednotlivé atomy uvnitř obláčku svou individualitu a podle zákonů kvantové mechaniky se spojují dohromady jakoby v jediný 'atom'. A to vlastně pořádně velký - tvarem připomíná malý doutníček dlouhý 0,1-1 milimetr," vysvětluje Karel Rohlena z Fyzikálního ústavu Akademie věd. I našim smyslům je tak přístupný tento podivný kvantový a přitom makroskopický stav hmoty. "Když jsem to poprvé viděl, byl to pro mě ještě větší zážitek, než když jsem teď získal Nobelovu cenu," svěřil se novinářům její čerstvý držitel Wieman. Čtyři měsíce po Wiemanově a Cornellově úspěchu publikoval svou práci i Wolfgang Ketterle, německý vědec, který pracuje rovněž v USA. Ten pomocí dalšího laseru vytvořil proud malých "kapek" Bose-Einsteinova kondenzátu, což lze považovat za jednoduchý "atomový paprsek" tvořený hmotou místo částicemi světla, jako je tomu u laseru. V dalším pokusu nechal dva atomové paprsky setkat. Došlo k interferenci (sloučení těchto vlnění). To dokládá vlnový charakter atomových paprsků. Objev může změnit podobu současné techniky. Od "atomových laserů" se například čeká, že budou kreslit mikroskopické počítačové obvody; mnohem menší, než jsou ty současné, což by dále zminiaturizovalo počítače a umožnilo jejich uplatnění v dalších oborech lidské činnosti.

Nobelova cena za fyziku
Carl Wieman (USA, 50 let)
Eric Cornell (USA, 39 let)
Wolfgang Ketterle (Němec žijící v USA, 43 let)