Měření základní konstanty Vesmíru

Jednoduchý pokus s membránou o tloušťce jeden atom umožnil profesorovi Andre Geimovi (Andre Geim) a jeho kolegům z univerzity v Manchesteru (University of Manchester), společně s vědci z portugalské univerzity Minho (Universidade do Minho), změřit jednu z fundamentálních světových konstant - konstantu jemné struktury α.

Badatelé připravili poměrně velké vzorky grafenu (mimochodem, objeveného Geimem a jeho kolegy z laboratoře), aby přesně změřili množství světla, které skrz něho prochází. Vyšlo najevo, že uhlíkový proužek o tloušťce jednoho atomu zadržuje 2,3% procházejícího světla (nečekaně mnoho).

Vědci dokázali, že daná veličina přímo souvisí na konstante jemné struktury, která je obvykle značená řeckým α, a je základní fyzikální konstanta, která charakterizuje sílu elektromagnetické interakce a určuje vzájemné působení elektrických nábojů a fotonů.

Konstantu jemné struktury zavedl Arnold Sommerfeld v roce 1916 jako míru relativistické odchylky spektrálních čar od Bohrova modelu atomu. Název konstanty odkazuje na její roli ve vztazích pro rozštěpení spektrálních čar (tzv. jemná struktura), které je způsobeno relativistickými jevy a tzv. spinorbitální interakcí.

Přičemž žádné složité výpočty pro získání alfy nejsou nutné. A co tedy je potřebné? Pouze jediný úkon: pokud přesnou hodnotu stupně pohlcování světla grafenem vydělíte π, získáte právě hodnotu α.

Experimentátoři vysvětlují, že elektrony v grafenu se chovají tak, jako by neměli hmotnost (bylo to dokázáno v předchozí práci fyziků z Manchesteru). A právě proto viditelnost grafenu "nevyzbrojeným okem" se bezprostředně stanovuje pevnou tenkou strukturou.

Autoři práce zdůrazňují, že doposud měření světových konstant poskytovaly ne příliš vysokou úroveň přesnosti a přitom požadovali zpravidla, na organizaci, náročné experimenty a nákladná zařízení.

A v daném pokusu stačilo použít kameru, aby byla definována průzračnost materiálu. Prof. Geim říká, že on i členové jeho skupiny byli prostě šokováni, když pochopili, že díky obyčejnému prosvěcování grafenu mohou "uvidět" jedno z čísel, které určuje osnovu Vesmíru.

Britský vědec také vysvětluje, že pokud by se α lišila od stávajících jejich hodnot byť jen o několik procent, v našem Vesmíru by neexistoval žádný život, protože v nitru hvězd, během jaderných reakcí, by se nemohl vytvořit uhlík.

Můžete si taky přečíst návod jak jednoduché vytvořit grafen.

Zdroj: www.physorg.com