211service.com
Hmota může být ‚vytvořena‘ uvnitř grafenu, říkají fyzici
Povaha hmoty je jednou z velkých trvalých hádanek vědy. Co je mše a odkud pochází, to jsou otázky, které vědce a filozofy po staletí mate.
Takže návrh, že uvnitř uhlíkových nanotrubic může být vytvořena hmota, způsobí značné poškrábání hlavy.
Myšlenka pochází od Abdulazize Alhaidariho ze Saudského centra pro teoretickou fyziku v Saúdské Arábii a několika přátel, kteří začínají s přehledem exotických vlastností grafenu, 2-rozměrného plátu uhlíkového drátěného drátu.
Jednou z nejzajímavějších nových myšlenek ve fyzice pevných látek je, že grafen může fungovat jako laboratoř pro studium exotické relativistické fyziky. Ukazuje se, že elektronické vlastnosti grafenu lze vyladit tak, že pohyb elektronů a děr strukturou rychlostí 10^6 m/s je matematicky ekvivalentní chování elektronů pohybujících se ve vakuu blízké rychlosti světla .
Řečeno jazykem fyziky se jejich chování neřídí konvenční Schrodingerovou rovnicí, kterou se řídí obyčejné elektrony, ale bezhmotnou Diracovou rovnicí, která popisuje relativistickou fyziku. Tyto rovnice neberou v úvahu hmotnost (jak název napovídá) – takže elektrony a díry se chovají, jako by neměly žádnou hmotnost.
To je důležité, protože v minulosti bylo relativistické chování elektronů dostupné pouze pro fyziky s vysokoenergetickým urychlovačem částic na jejich dvoře. Nyní to může udělat každá laboratoř vybavená uhlíkem, elektřinou a dráty.
To vedlo k obrovskému zájmu: jednou z myšlenek je, že nová generace elektronických zařízení na bázi grafenu bude schopna využívat efekty možné v relativistické fyzice spíše než používat obyčejné staré vanilkové efekty (ačkoli ještě není jasné, jak přesně).
Nyní skočme k dovádění, ke kterému se někdy teoretičtí fyzici při uvažování o hmotnosti dostávají. Jednou z myšlenek je, že hmota vzniká, protože vesmír má další, prostorové rozměry, které existují pouze v těch nejmenších měřítcích. Fyzici tvrdí, že tyto rozměry jsou zhutněné.
Zhutněné rozměry mají důležitý účinek v kvantové mechanice, mění rovnice, které popisují vesmír tak, že obsahují termín pro hmotnost. V těchto teoriích tak vzniká hmota.
Myšlenka Alhaidari a spol je, že podobný efekt může nastat v grafenu, pokud lze prostorové rozměry v grafenu zhutnit. Jinými slovy, pokud snížíte počet rozměrů podobných prostoru v grafenu ze dvou na jednu, bezhmotné rovnice, které popisují chování elektronů a děr, se změní tak, aby zahrnovaly výraz pro hmotnost. Ve skutečnosti zhutnění rozměrů vytváří hmotu.
Jak tedy zhutníte prostorové rozměry v grafenu? Jednoduché, srolujete to. Tím se list změní na trubici, která je efektivně jednorozměrná, alespoň pokud jde o elektrony a díry.
Mezi hmotou, kterou lze tímto způsobem generovat, a hmotou, na kterou můžete klepat klouby, jsou některé důležité matematické rozdíly. Nyní ale mají fyzici šanci porovnat účinky v běžné laboratoři.
Schopnost vytvářet nebo ničit hmotu jednoduše změnou geometrie grafenu je mocná myšlenka. První výzvou bude reprodukovat účinek v laboratoři. Očekávejte, že v nadcházejících týdnech najdete fyziky v pevné fázi spalující půlnoční olej.
Kromě toho je otázkou, jak využít naši nově objevenou moc nad hmotou. Návrhy prosím v sekci komentářů.
Ref: arxiv.org/abs/1010.3437 : Dynamická generace hmoty prostřednictvím zhutňování prostoru v grafenu