Čega ima u vakuumu - kvantni eksperiment otkriva šta se krije u praznom prostoru
Zamislite da ste u ukletoj kući. Napuštenoj vili, mračnoj i hladnoj.
Kvantni svet drugačiji je od onog u kome možemo da vidimo i osećamo Kada uđete, čini vam se da je prazna, ali odjednom primećujete da se stvari pojavljuju i nestaju iz čista mira. Mesto je prekriveno tišinom, ali dok hodate osećate sablast, čujete glas iz kuhinje i zvuk krckanja parketa pod nogama. Odakle ove pojave ako u kući nema nikoga? Ova anegdota je samo primer koji nam može pomoći da razumemo način na koji doživljavamo prazan prostor. Da li je on stvarno prazan? Ispada da, prema zakonima fizike, postoje dva različita načina percipiranja realnosti. Kvantne čestice se donekle ponašaju kao duhovi, ali u njima nema ničeg paranoramlnog Ukleta kuća U klasičnoj realnosti, koju naučnici nazivaju svetom koji možemo da vidimo i osetimo, lako je razumeti koncept vakuma. To je jednostavno prostor u kome nema ničega, čak ni vazduha. Ali u kvantnoj fizici - koja se odvija na subatomskom nivou i ne može se videti golim okom - vakuum više liči na ukletu kuću. Kvantni vakuum je u realnosti pun čestica, energije i talasa koji misteriozno nastaju i ubrzo nestaju. Čak i ako uklonimo svaki element klasične realnosti, poput svetla i toplote, i ostavimo „ništa", naučnici i dalje mogu da detektuju fluktacije električnih polja koje se pojavljuju iz vedra neba u veoma kratkom intervalu, pre nego što nestanu. Naučnici sa Instituta za kvantnu elektroniku u Cirihu kažu da su prvi put uspeli da izmere te fluktacije koje čestice proizvode u vakuumu. To je kao da možemo da „osetimo" prisustvo duha oko nas i da prvi put možemo da „vidimo" beli trag koji ostavlja iza sebe dok hoda. Eksperiment je izveden u uređaju koji stvara „čist vakum" Iz vedra neba Prema Zakonu o očuvanju mase nemoguće je stvoriti bilo šta ni iz čega - „ništa se ne stvara, ništa se ne uništava, sve se transformiše", kako je to rekao francuski naučnik iz 18. veka Lavoazije, koji se smatra ocem moderne hemije. Na kvantnom nivou stvari su ipak drugačije. „Moguće je stvoriti energiju iz praznog prostora na veoma kratak period", kaže Kristina Benia-Čelmus, postdoktorantkinja primenjene fizike na Harvardu i koautorka istraživanja. „Dešava se spontano. Ne znamo kada će se desiti, ali hoće." Evo kako izgleda crna rupa Nobelova nagrada za fiziku ženi Srbija postaje punopravna članica CERN-a Čelmus je tokom eksperimenta posmatrala fluktacije i vremena i prostora u vakuumu. Kada govorimo o prostoru i vremenu, u kvantnom smislu, koristimo nanometarske jedinice (milijarditi deo metra) i ekstremno kratke vremenske intervale (nekoliko hiljada milijardi oscilacija po sekundi). Kvantne čestice stvaraju fluktacije u elektromagnetnim poljima Čist vakuum Kako bi eksperiment bio uspešan istraživači su morali da stvore uslove „čistog vakuuma", u kome nema nikakvih tragova toplote ili svetlosti. To su postigli tako što su instrument za merenje ohladili na -269 stepeni Celzijusa - što je veoma blizu takozvanoj apsolutnoj nuli - i sprečili ulazak svetlosti koja bi mogla da poremeti čisto stanje. „Ovo je nešto najpribližnije vakuumu što možemo da stvorimo, ne možemo ići dalje od ovih ograničenja", kaže Čelmus za BBC. Unutar instrumenta koristili su detektor koji se sastoji od specijalne vrste kristala koja reaguje na fluktacije u vakuumu - one ostaju u vakuumu nakon što se sva materija i elektromagnetna radijacija uklone. Posmatrajući promenu karakteristika kristala kada fluktacija vakuuma prođe kroz njega, Venia Čelmus i njen tim mogli su da izmere elektromagnetna polja koja nastaju usled ovih fluktacija. Čak i tamo gde se čini da nema ničega, nešto uvek postoji Kvantni duh U klasičnoj fizici vakuum je mesto gde nema ničega, dok u kvantnoj teoriji to nije slučaj; radi se o tome da su čestice, fluktacije i energija koje tu postoje toliko mali po obimu i kratkotrajni u vremenskom smislu da ih je, bar za sada, nemoguće izdvojiti ili transformisati. Ove fluktacije u vakumu stvaraju takozvane spontane emisije, kao kada umirući atom spontano proizvede svetlost. Ovakva merenja mogu da doprinesu u ovoj oblasti istraživanja. U širem smislu, iako Benia-Čelmus priznaje da smo daleko od potpunog razumevanja ovih fenomena, merenja bi mogla da nam pomognu u dešifrovanju misterija kvantne fizike i čestica koje nam, za sada. izgledaju kao duhovi. Pratite nas na Fejsbuku i Tviteru. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk