William D. Phillips změnil naše chápání toho, jak měřit chlad. Americký fyzik, narozený v roce 1948 ve Wilkes-Barre v Pensylvánii, se nezabýval jen studiem atomů. Zmrazil je. Jeho práce využívající laserové světlo k chlazení a omezování atomů mu vynesla v roce 1997 Nobelovu cenu za fyziku. O tuto čest se podělil se Stevenem Chuem a Claudem Cohenem-Tannoudjim, kteří také vyvinuli laserové chlazení a techniky atomového zadržení.
Phillips získal doktorát z fyziky v roce 1976. Absolvoval postdoktorandské stipendium na Massachusetts Institute of Technology (MIT). Poté, v roce 1978, nastoupil do National Bureau of Standards v Gaithersburgu v Marylandu. Tato instituce je nyní známá jako National Institute of Standards and Technology. Právě tam provedl oceněný výzkum.
Navázal na Chuovo dřívější dílo. Phillips vyvinul nové metody pro měření teploty laserem chlazených atomů. V roce 1988 se stalo něco úžasného. Zjistil, že atomy dosáhly teplot šestkrát nižších, než je předpokládaný teoretický limit. Tím byla porušena pravidla, jak byla v té době známá.
Claude Cohen-Tannoudji zdokonalil teorii, aby vysvětlil tyto nové výsledky. On a Phillips poté prozkoumali metody pro omezení atomů ochlazených na ještě nižší teploty. Jejich práce na technikách laserového chlazení dokázala víc než jen chlazení. Otevřela dveře do nového stavu hmoty.
Bose-Einsteinův kondenzát
Tyto dveře vedly k prvnímu pozorování Bose-Einsteinova kondenzátu v roce 1995. Vědci tento stav předpověděli před 70 lety, když o něm teoretizovali Albert Einstein a Satyendra Nath Bose.
“V tomto stavu jsou atomy tak ochlazeny a zpomaleny, že ve skutečnosti splývají a chovají se jako jediná kvantová entita.”
Přemýšlejte o tom. Atomy se od sebe obvykle odrážejí. Jsou rozlišitelné. Individuální. Při kondenzaci jsou tak studené, že splývají. Chovají se jako jediná kvantová entita. Je mnohem větší než jakýkoli jednotlivý atom.
Nebyl to jen laboratorní trik. To dokázalo, že kvantovou mechaniku, obvykle vyhrazenou pro mikroskopické a rychlé objekty, lze pozorovat v pomalém, studeném, téměř makroskopickém stavu. Techniky, které Phillips a jeho kolegové zdokonalili, umožnily zpomalit atomy na plazení.
Proč je to dnes důležité? Protože regulace teploty na atomové úrovni poskytuje neuvěřitelnou přesnost. To vede k vytvoření lepších atomových hodin. To umožňuje vytvoření přesnějších senzorů. Pomáhá nám pochopit základní stavební kameny reality.
Phillipsova cesta z malého městečka v Pensylvánii na vrchol fyzického světa začala jednoduchou otázkou: Jak chladné to dokážete? A odpověď, jak se ukázalo, byla chladnější, než si kdo mohl myslet. Laser nezastavil jen atomy. Změnil naše chápání toho, co atomy dokážou.
