Voda naspäť do kohútika

Predstavte si, že otočíte vodovodným kohútikom a voda začne tiecť podľa očakávania von. Zrazu však nastane presný opak a voda začne prúdiť späť do kohútika. Dave Pearson z amerického Laboratória prúdového pohonu (JPL) v Pasadene bol prvým vedcom, ktorý tento fenomén pozoroval na vlastné oči pri supratekutine hélium-4.

Spomínaný úkaz, známy ako Josephsonov efekt, je možné vytvoriť len v supratekutine. Podobne ako supravodičom tečie elektrický prúd bez odporu, prúdi v supratekutine bez odporu aj bežná hmota.

Josephsonov efekt prvýkrát teoreticky popísal v roku 1962 nositeľ Nobelovej ceny Brian Josephson. Je všeobecne známe, že v bežných kvapalinách uzatvorených v potrubí vedie rozdiel tlaku k tomu, že látka prúdi z miesta s vyšším tlakom na miesto s nižším tlakom. V prípade Josephsonovho efektu však začne kvapalina pod tlakom oscilovať, pričom miera oscilácie je proporcionálna k rozdielu tlaku. Takto sa kvapaline podarí „neposlúchnuť“ zákony gravitácie.

Pearson a jeho kolegovia použili vysokocitlivý teplomer, aby mohli udržiavať teplotu supratekutiny asi dva stupne nad absolútnou nulou (-273,15 °C). Pri tejto extrémnej zime prejde hélium-4 do kvantového stavu, v ktorom sa chová veľmi zvláštne.

Na pozorovanie Josephsonovho efektu vedci vytvorili elektrostatickými silami v experimentálnom

„potrubí“ miesta s rozdielnym tlakom. Následne skutočne uvideli, ako hélium-4 osciluje od jedného konca potrubia k druhému. „To, čo sme videli, bola kvantová mechanika na makroskopickej úrovni,“ povedal Pearson. „Bolo to veľmi vzrušujúce, pretože sme si mysleli, že viaceré technické faktory zabránia Josephsonovmu efektu.“

Pozorovaním efektu v supratekutine hélium-4 vedci získali možnosť merať extrémne malé rotácie. To umožní mimoriadne presne určiť rýchlosť rotácie Zeme okolo vlastnej osi. Z tejto veličiny zasa získame lepší prehľad o najmenších pohyboch tektonických platní, čo je dôležité pre predpovedanie zemetrasení.

Experiment s héliom-4 umožní aj zostrojenie veľmi presných, ale zároveň jednoduchých gyroskopov, ktoré slúžia na orientáciu satelitov. Z tejto technológie by mohol profitovať už jeden z budúcich projektov Národného úradu pre letectvo a vesmír (NASA) s názvom Terrestrial Planet Finder. Jeho základom je presná formácia viacerých družíc, ktoré budú pátrať po planétach podobných Zemi za hranicami našej slnečnej sústavy.

(kab,tasr)