Profesor Feher je jedným zo zakladateľov Centra fyziky nízkych teplôt v Košiciach, svetovo uznávaného pracoviska v oblasti fyziky veľmi nízkych teplôt. On a jeho excelentný tím tu môžu precíznejšie pozorovať fyzikálne procesy na atomárnej a elektrónovej úrovni.
Vonkajšie teploty aj vo februári klesajú pod bod mrazu a meteorológovia nás upozorňujú, aby sme sa dobre obliekli. Na pracoviskách a v laboratóriách centra fyziky nízkych teplôt v Košiciach je príjemne teplo, hoci – ako to hovorí názov – by tam mala byť veľká zima. Zdá sa, že nie sú nízke teploty ako nízke teploty…
Zatiaľ čo bežná populácia považuje teplotu -20 ˚C už za veľmi nízku, pre nás, nízkoteplotných fyzikov, je to ešte takpovediac horúčava. Vo fyzike nízkych teplôt sa však hodnoty teploty uvádzajú v kelvinoch a vzťah medzi obomi jednotkami je taký, že Kelvinova stupnica sa začína pri absolútnej nule, čo je -273,15 ˚C. Z hľadiska fyziky nízkych teplôt sa kedysi za nízke teploty považovali teploty pod 4,2 K, čo je bod varu hélia. V súčasnosti sa už za nízkoteplotný výskum považuje výskum pri teplotách pod jedným kelvinom. Možno ešte dodať, že z fyzikálnej teórie vyplýva, že absolútnu nulu nemožno dosiahnuť.
Priblížte nám stručne vznik a postupný rozvoj bádania pri nízkych a veľmi nízkych teplotách v Košiciach.
S ideou fyzikálneho výskumu na UPJŠ aj v oblasti nízkoteplotnej fyziky prišiel profesor Vladimír Hajko. Prvé zariadenie na získavanie nízkych teplôt, skvapalňovač hélia ZH-4, sme v našom laboratóriu uviedli do činnosti koncom roku 1968. Potom sme získali, respektíve vlastnými silami zhotovili zariadenia, umožňujúce dosiahnuť ešte nižšie teploty. Tím vedcov a technikov pod mojím vedením skonštruoval zariadenie na získavanie ultranízkych teplôt metódou jadrovej adiabatickej demagnetizácie, umožňujúce študovať vlastnosti kvapalného hélia-3 pri teplote len 280 mikrokelvinov čiže 280 milióntin stupňa nad absolútnou nulou. Získavanie čoraz nižších teplôt však nie je naším primárnym cieľom, tým je študovanie fyzikálnych vlastností pri takýchto teplotách i za iných extrémnych podmienok. Fyzici už dosiahli v laboratóriách oveľa nižšiu teplotu, než je najnižšia pozorovaná teplota vo vesmíre.
Prečo skúmate vlastnosti látok aj pri veľmi nízkych teplotách?
Proces poklesu teploty vedie k potlačeniu vibračných procesov v mriežke skúmanej látky, čím môžeme zreteľnejšie pozorovať fyzikálne procesy, ktoré sa odohrávajú na elektrónovej a jadrovej úrovni. Znížením teploty teda vieme zaostriť náš pohľad na mikro- a nanosvet. Získané poznatky majú veľký dosah nielen na rozvoj nášho odboru, ale aj na rozvoj zdanlivo nesúvisiacich odborov. Napríklad študujúc vlastnosti supratekutého hélia-3 pri teplotách pod jeden milikelvin môžeme získať poznatky o tom, ako sa vyvíjal náš vesmír krátko po tzv. Veľkom tresku. Supratekuté hélium v blízkosti teploty absolútnej nuly je v stave, ktorý sa dá opísať ako kvantové fyzikálne vákuum, teda v stave, v akom sa nachádzal náš vesmír v prvých okamihoch svojho vzniku.
Pri veľmi nízkych teplotách teda dokážete študovať procesy prebiehajúce pri vzniku vesmíru?
Áno. Pomocou supratekutého hélia-3 vieme pripraviť experiment a v laboratórnych podmienkach simulovať procesy vedúce k narušeniu symetrie. Tie pravdepodobne viedli k vzájomnému oddeleniu slabých, silných, elektromagnetických a gravitačných síl ešte v čase, keď náš vesmír prechádzal kaskádou fázových prechodov druhého druhu. Teda pomocou nízkych teplôt vieme poodhaliť tajomstvá vzniku vesmíru. A vieme prispieť aj k pochopeniu procesov, ktoré skúma súčasná kozmológia, napríklad vieme skúmať procesy, ktoré prebiehajú v neutrónových hviezdach, pulzaroch a čiernych dierach. Pokúšame sa aj o experimenty simulujúce tzv. horizont udalosti, čo je hranica v časopriestore, za ktorou udalosti už nemôžu ovplyvniť vonkajšieho pozorovateľa.
Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
Rado Mlýnek
Foto autor
