Ultrakondenzovaná hmota aneb setkávání s cutting-edge fyzikou materiálů

1. 11. 2018 21:12:36
Zatímco mi jistě dá fyzikální komunita za pravdu, že v oblasti tzv. temné hmoty se vedou spory ohledně její vlastní existence, v případě ultrakondenzované hmoty máme v zásadě jistotu, že existuje. Ale její studium je obtížné.

Nenáleží mi právo pouštět se do debat ohledně temné hmoty, to se budete muset obrátit na nějakého (astro)fyzika. Zvláště pak v momentě, kdy zaznívají názory, že i její vlastní existence je sporná. Jistě se však nepustíme do významného sporu tehdy, když budeme brát v úvahu existenci tzv. ultrakondenzované hmoty. Ta není pouhým myšlenkovým konstruktem, nýbrž výsledkem experimentálního studia materiálů za vysokých tlaků. V dnešní době se můžete coby nadějný student pustit do výzkumu látek obecně kondenzovaných, což znamená, že budete zkoumat mikroskopické a makroskopické vlastnosti kapalin a pevných látek. Taková sůl kamenná je dobře dostupná a její popis z mnoha úhlů pohledu by zabral klidně knihu o 1000 stranách. Jedním z významných parametrů, který určuje to, jak budou látky vypadat a chovat se, je tlak. A samozřejmě také teplota. Když jsem psal o 'vysokých tlacích', neměl jsem na mysli tisíce pascalů, ale spíše stovky či tisíce gigapascalů (GPa).

Soudobé laboratoře jsou schopny drobné vzorky hmoty umístit do diamantových cel a vyrobit podmínky několika desítek či stovek GPa. Tlaky o řádech TPa - tisíce gigapascalů - nejsou takto dostupné. Lze je vytvářet pouze lokálně dynamicky pomocí šokových vln či laserových zařízení. Když se pustíte do hledání literatury k danému tématu, nenajdete zrovna příliš informací. Ale již vzniklo několik prací. Laboratorně byl vyroben metastabilní vodík při tlaku přes 100 GPa (ten navíc získal kovové vlastnosti, odtud zkratka MSMH - Metastable Solid Metallic Hydrogen). Vodík je tak rázem schopen vést elektrický proud.

Experimenty s vodíkem jsou ale teprve začátkem. Dynamicky jsme dokázali stlačit i jiné prvky či sloučeniny. Při takové kompresi látky a prvky, třeba hliník, rovněž získávají metalické vlastnosti a také se podstatně zvyšuje jejich hustota (klidně několikanásobně) a samozřejmě roste i jejich metastabilita, protože se například začínají protínat elektronové obaly atomů, ze kterých jsou tvořeny. Vůbec síla, která drží kondenzovanou hmotu pohromadě, je síla elektromagnetická. Když takovou hmotu začnete stlačovat, začnete se potýkat s bariérami, které vzejdou právě z této síly.

Kromě našich laboratoří ve vesmíru existují pochopitelně i laboratoře přirozené, které zvládnou ultrakondenzovanou hmotu vytvořit. A mnoho této hmoty je také součástí té baryonové, která tvoří naší Sluneční soustavu. Onu hmotu bychom hledali v jádrech plynných obrů, kde tlaky řádově až tisíců GPa nejsou žádným problémem (v jádru Země je až 360 GPa).

Takový Jupiter nebo Uran budou momentálně patrně vcelku stabilní. Otázka zní, jaký efekt by vyvolalo obnažení jejich plynných obálek. Uvnitř těchto planet jsou relativně malá, superhustá jádra. A pokud bychom tyto planety zbavili vnějších plynných obalů, které vytvářejí potřebný atmosférický tlak a zhušťují tato jádra, jádra by se rázem stala metastabilní. A je otázka, kam může takový metastabilní stav vést. No, dost možná zůstane jádro superhusté po miliony let. Nebo se začne rozpínat - začne relaxovat. No a nebo se třeba rozepne extrémně rychle.

Chování takového jádra je určeno vzájemným silovým působením jeho hydrostatického zatížení (jádro je sice hustší, ale tím je vyšší i hydrostatický tlak) a odporem (vykompenzovaných) hmot vs elektromagnetickými silami ultrakondenzátu. Vzájemný balanc těchto účinků pak určí, co se bude s jádrem dít dále. Mohlo by se zdát, že se jádro rozepne ihned, ale také by se mohlo rozpínat velmi velmi poklidně a pomalu. Vhodnou kombinací látek a jeho velikosti by to šlo zařídit.

Superhusté planety už byly ve vesmíru objeveny, jejich původ je ne zcela vyjasněn. A ultrakondenzát je horkým kandidátem pro jejich zdůvodnění. Dalo by se pak čekat, že se taková jádra v širém vesmíru budou běžně rozpínat. A nebo nemusíme chodit tak daleko?

Doporučuji knihu od Williama J. Nellise.

Autor: Jan Mestan | čtvrtek 1.11.2018 21:12 | karma článku: 19.81 | přečteno: 417x

Další články blogera

Jan Mestan

Paní Nováková to nemyslela špatně, opravdu to chce hodně internetu zdarma

Lidé se momentálně posmívají ministryni Novákové za její výroky ohledně wifi. Bez ohledu na jakoukoliv politiku se jí zkusím zastat coby člověka, ne coby reprezentantky jakéhokoliv politického směru či struktury.

19.2.2019 v 17:25 | Karma článku: 7.38 | Přečteno: 233 | Diskuse

Jan Mestan

'Zapomenutý' článek H. G. Owena

V roce 1976 vyšel dlouhý text H. G. Owena, který jej publikoval v magazínu Philosophical Transactions of The Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences. Owen se v něm zabývá myšlenkou expandující Země.

17.2.2019 v 18:20 | Karma článku: 12.43 | Přečteno: 220 | Diskuse

Jan Mestan

Jak složit kontinentální slupku Země zpět dohromady jejím zmenšením?

Poslední dobou se zkouším potýkat s obecným problémem, jak co nejlépe vyřešit složení kontinentální slupky v EE theory při zmenšení Země. Zkusím vstupně popsat dílčí kroky problému.

5.2.2019 v 22:18 | Karma článku: 14.60 | Přečteno: 284 | Diskuse

Jan Mestan

Elizabeth Tasker: Autorka termínu 'chthonian theory'

Ačkoliv termín 'chtonijská planeta' spatřil světlo světa již v roce 2003, termín 'chtonijská teorie', který směřuje k robustnějšímu zpracování pojmu či jeho zobecnění, použila v jedné kapitole své knihy vědkyně Elizabeth Tasker.

3.2.2019 v 22:08 | Karma článku: 13.83 | Přečteno: 288 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Petr Bajnar

Freudovské přeřeknutí

Ačkoli jsem si svůj poslední článek v rubrice Věda „O lidské (ne)inteligenci“ pro kontrolu dvakrát četl, přesto jsem v něm napsal větu: "Ve zvířatech bude vidět jen zdroj výživných bílkovin a ne LIDSKOU bytost".

18.2.2019 v 16:50 | Karma článku: 11.54 | Přečteno: 427 | Diskuse

Dana Tenzler

Chemie v jezírku - tajuplné bublinky v ledu

Jak se dostanou do ledu bubliny a proč se objevují jen někdy? Na vině je chemie a biologie, která neodpočívá ani v zimě. (délka blogu 5 min.)

18.2.2019 v 8:00 | Karma článku: 16.51 | Přečteno: 274 | Diskuse

Jan Mestan

'Zapomenutý' článek H. G. Owena

V roce 1976 vyšel dlouhý text H. G. Owena, který jej publikoval v magazínu Philosophical Transactions of The Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences. Owen se v něm zabývá myšlenkou expandující Země.

17.2.2019 v 18:20 | Karma článku: 12.43 | Přečteno: 220 | Diskuse

Julius Maksa

Jak nejlépe zabránit na dálnici jízdě v protisměru?

V pátek se staly dvě dopravní nehody na českých dálnicích, způsobené řidiči jedoucími v protisměru. Pomůže umístění nové dopravní značky? Neexistuje lepší značení, které by nebylo možné přehlédnout? Jedno řešení bych měl.

16.2.2019 v 14:15 | Karma článku: 38.95 | Přečteno: 3214 | Diskuse

Dana Tenzler

Planckova hvězda - teoretický pohled do černé díry

Co se stane s hmotou, která spadla do tzv. černé díry? Od určitého bodu její dráhy její osud už nemůžeme pozorovat. Věda má naštěstí ještě jiné možnosti, jak vysvětlit procesy, které nejsou vidět. (délka blogu 15 min.)

14.2.2019 v 8:00 | Karma článku: 26.72 | Přečteno: 1044 | Diskuse
Počet článků 92 Celková karma 17.34 Průměrná čtenost 623

Zajímám se o geofyziku, letectví a vědu jako takovou. Člověk, který spojil Zélandii s Jižní Amerikou. Autorem webu: http://expandingearthresearch.org/ & Twitter

 

Nové objevy a zejména možnost charakterizace či dokonce přímého zobrazování exoplanet vedly v novém miléniu ke značnému rozšíření jejich katalogů. V roce 2003 spatřuje světlo světa pojem chtonijská planeta (https://arxiv.org/abs/astro-ph/0312384). O několik let později dochází ve vědecké komunitě k přímějšímu zkoumání tzv. ultrakondenzované hmoty a nápadu, že taková hmota může při dekompresi relaxovat. Ve 20. a 21. století se zároveň v geologické komunitě opakovaně diskutuje myšlenka, že Země expanduje. To mě přivedlo k nápadu, že by právě Země mohla být horkým kandidátem na planetu chtonijského typu a důvod její expanze spočívat v relaxaci ultrakondenzovaných hmot jejího jádra a spodního pláště. Nadějnou cestou k ještě lepšímu poznání exoplanet budou data z nově budovaného dalekohledu E-ELT v Chile. Studium okolního vesmíru, chování materiálů při vysokých tlacích a modelování separace kontinentální vs oceánské kůry společně s produkcí citlivějších družic mapujících drobné real-timové proměny zemského povrchu dle mého názoru povedou k lepšímu pochopení Země a nabídnou nejen nové odpovědi, ale jistě i mnoho nových otázek v teorii expandující Země - EE theory.

 

https://bit.ly/2DgalE0

https://bit.ly/2CuxK3l

 

http://expandingearthresearch.org/jan/about/

 

Najdete na iDNES.cz