Absoluutse nulli juures sulav klaas pöörab termomeetri tagurpidi

1920ndatel aastatel loodud kvantmehaanika on teadlastel aidanud aine käitumist paremini mõista. Kvantfüüsika mudel võimaldab hästi mõista aine erinevaid vorme moodustavate elementaarosakeste käitumist. Elementaarosakesed on näiteks elektronid, prootonid, neutronid ja footonid.

Teadlased jätkavad kvantfüüsika põhimõtete kirjeldamist ning kõige värskem neist võimaldab meil heita pilgu pealtnäha võimatule, kirjutas Science Daily. New Yorgi Columbia ülikooli ja Tel Avivi ülikooli teadlased tõestasid, et klaasi saab kuumutamise asemel sulatada ka seda absoluutse nulltemperatuuri lähedale külmutades, vahendab Novaator.

Ajakirjas Nature Physics ilmuva artikli ühe autori Eran Rabani sõnul ei ole sellel avastusel veel praktilist rakendust, kuid materjalide käitumise põhjuste tundmine loob võimalusi uuteks teaduslikeks läbimurreteks. Rabani sõnul pöörab avastus termomeetri omamoodi tagurpidi, sest tavaliselt sulatatakse klaasi kuumutades.

Klassikaline füüsika võimaldas teadlastel uurida tahkest ainest esemete omadusi. Duaalsusprintsiibist tulenevalt ei ole aga võimalik täpselt kindlaks määrata molekulide asukohta ja kiirust ajas. Seda tuntakse ka Heisenbergi määramatuse printsiibina, mis seob osakese asukoha ruumis tema kiirusega, ajamomendi aga energiaga. Mõlema täpsusele paneb piiri kvanttingimus. Seepärast kirjeldatakse kvantmehaanikas elementaarosakesi statistiliselt.

Seda printsiipi rakendades õnnestus Rabanil koos kolleegidega demonstreerida klaasi üllatavat fenomeni.

Paljud erinevad materjalid, nagu näiteks aknaklaaside tootmisel kasutatav ränikivi, võivad teoreetiliselt muutuda klaasiks, kui neid piisavalt kiiresti jahutada.

Rabani ja tema kolleegide uuring aga näitab, et teatud tingimustes võib klaas temperatuuri absoluutse nullpunkti (–273,15 °C) läheduses sulada.

Rabani seletas, et see kõik on seotud materjali molekulide struktuuriga.

Teatud jahutamise faasis võib materjal muutuda klaasiks ning teatud tingimuste korral seejärel uuesti vedelikuks.

Ta loodab, et järgmised laboratoorsed eksperimendid seda avastust kinnitavad.

Klaasi uurimise mõte tekkis teadlastel tänu 1977. aasta Nobeli preemia laureaadile Philip W. Andersonile, kes kirjutas, et klaaside olemuse mõistmine on üks suuremaid lahendamata ülesandeid tahkete ainete füüsikas. Tänaseni ei ole uuritud, mis juhtub klaasi ainulaadsete omaduste ja kvantmõjude koostoimel.

Avastus näitab ka seda, et paljud materjalid võivad moodustada klaasi, kui neid piisavalt kiiresti jahutada.