Sciencemag.cz
Doporučujeme
Gravitační krystaly, co to vůbec je? Wignerova krystalizace, prašné plazma, obyčejné kovové kuličky a chování bílých trpaslíků.
Začněme od Wignerovy krystalizace. Jedná se o vznik uspořádaných struktur v důsledku toho, že stejně nabité částice se odpuzují. Nemyslí se tím ale třeba srážení soli z přesyceného roztoku, ale jevy na kvantové nebo alespoň mikroúrovni. Wignerův krystal se charakterizuje jako „pevná fáze“ elektronů, jejich pravidelné uspořádání v mřížce (opak elektronového plynu).
K Wignerově krystalizaci ovšem dochází v systémech velmi různorodého typu, může jít o tzv. prašné plazma (drobné částečky až po velikost zrn písku, které jsou na místě drženy oblaky elektronů či iontů) stejně jako o hustá jádra hvězd typu bílého trpaslíka. Alexander Bataller z North Carolina State University nyní přišel s tím, že jevy uvnitř bílých trpaslíků lze ovšem studovat i laboratorně, a to pomocí další podivnosti, tzv. gravitačních krystalů. Laboratorní gravitační krystal má podobu malých kovových kuliček, které se nabíjejí vnějším napětím – kovovou koulí umístěnou nad kuličkami. Kuličky jsou z mědi a hliníku a v misce se uspořádají tak, že těžší měděné kuličky se dostanou doprostřed, tedy v misce níže. Všechny kuličky jsou nabité stejným nábojem, takže se navzájem odpuzují a udržují od sebe pravidelnou vzdálenost. Gravitace a stěny misky brání tomu, aby se vzájemně se odpuzující kuličky prostě rozletěly od sebe. Při pohybu kuliček po povrchu navíc dochází k silnému tření, které jim odebírá kinetickou energii, což dále přispívá k tomu, že vše drží pohromadě. Tyto všechny okolnosti umožňují provést Wignerovu krystalizaci (nebo její obdobu?) v měřítku mnohonásobně (v řádu milionů) převyšujícím obvyklou rozměrovou škálu tohoto jevu/hmotnost uspořádaných částic.
V nitru bílých trpaslíků prý na podobném fyzikálním principu vznikají uspořádané struktury z jiných prvků, např. z uhlíku a kyslíku. Těžší kyslík klesá blíže do jádra a vzniká „krystal o více vrstvách“.
A. Bataller uvádí, že zdánlivě podivný stav hmoty si nyní mohou vytvořit všichni zájemci téměř na koleně, respektive jen se skromným laboratorním vybavením.
Gravitační krystal, Credit: Alexander Bataller
Gravity Crystals
2:00 PM-4:48 PM, Wednesday, October 23, 2019
Room: Grand G abstract ID: PO11.00013
meetings.aps.org/Meeting/DPP19/Session/PO11
Alina’s Bowl: Demonstration of Macroscale Wigner Crystallization
2:00 PM-5:00 PM, Tuesday, October 22, 2019
Room: Exhibit Hall A
meetings.aps.org/Meeting/DPP19/Session/JP10
Zdroj: American Physical Society/Eurekalert.org a další
Poznámka PH: Je to ovšem trochu jako když se zkoumá chování zvukových vln ve vodopádu a pak se z toho vyvozují závěry o černých dírách. Jde o systémy nějak analogické, respektive to vypadá, že mají shodný matematický popis, ale na to, zda závěr pak opravdu platí i pro černou díru, by dal ruku do ohně asi málokdo. Totéž asi platí i pro otázku, nakolik chování kovových kuliček přesně odpovídá tomu, co se děje v nitru hvězdy.
