Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědcům z Manchesterské univerzity se podařilo pozorovat tzv. Schwingerův jev, proces vzniku hmoty (hmotnosti) z energie. Jak předpověděl už asi před 70 lety americký fyzik a nositel Nobelovy ceny Julian Schwinger, v intenzivním elektrickém nebo magnetickém poli může docházet k „rozbití vakua“ a vzniku párů částice-antičástice. Rozšířením tohoto jevu v jiném prostředí, kde vakuum obsahuje velké množství energie, je i (v praxi dosud nepozorované) Hawkingovou záření – vypařování černých děr.
Normálně ke vzniku párů částice a antičástice dochází v extrémních prostředích, kolem magnetarů nebo při srážkách elektricky nabitých atomových jader o vysoké energii. Vědci z Národního institutu grafenu na britské University of Manchester (kde byl grafen objeven) dokázali nyní vytvořit z vakua páry částice-antičástice (konkrétně elektron a pozitron) i pomocí silných elektrických proudů protékajících speciálně navrženými zařízeními na bázi grafenu. Tým vedl spoluobjevitel grafenu a nositel Nobelovy ceny Andre Geim a kromě Britů v něm byli zastoupeni i vědci ze Španělska, USA a Japonska.
Jak uvádí průvodní tisková zpráva, z grafenu bylo třeba vytvořit speciální součástky označované jako zúžení a supermřížky. Mimořádně silná elektrická pole šla pak vytvořit i v jednoduchém „stolním“ uspořádání experimentu. Vedle elektronu vznikala díra, „obdoba pozitronu v pevném stavu“ (PH: nakolik se to dá takhle říct, přece jen díra je spíš kvazičástice?) a podrobnosti tohoto procesu se dobře shodovaly s teoretickými předpověďmi.
Vědci také pozorovali další neobvyklý vysokoenergetický proces, který zatím nemá ve fyzice částic a astrofyzice obdoby. Naplnili své simulované vakuum elektrony a urychlili je na maximální rychlost, kterou grafenové vakuum (PH: co se tím přesně myslí? prostě „obdoba vakua v podobě grafenu“?) umožňuje, což je 1/300 rychlosti světla. V tomto okamžiku se elektrony staly „nadsvětelnými“ (superluminous) a objevil se silnější elektrický proud, než povolují obecná pravidla kvantové fyziky pevných látek. Původ tohoto jevu autoři studie vysvětlují pomocí spontánního generování dalších nosičů náboje (děr). Nový teoretický popis tohoto procesu se poněkud liší od Schwingerova popisu pro vakuum.
Pozorované chování se v mnohém podobá supravodivosti, ale přitom jde jiný jev spadající do jiných specializací fyziky (astrofyzika, částicová fyzika…); spíše se tedy má jednat o ukázku paralel existujících mezi jinak i dost vzdálenými obory.
„Výzkum je také důležitý pro vývoj budoucích elektronických zařízení založených na dvourozměrných kvantových materiálech a nově stanovuje limity pro systémy z grafenu, který byl již dříve znám svou schopností udržet ultravysoké elektrické proudy,“ uzavírá tisková zpráva University of Manchester.
Alexey I. Berdyugin et al, Out-of-equilibrium criticalities in graphene superlattices, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abi8627. www.science.org/doi/10.1126/science.abi8627
Zdroj: University of Manchester / Phys.org a další
navrhuji upravit překlad: „superluminous“ = nadsvětelný ?
ano, opravil, a omlouvam se, ze tak se zpozdenim…