Ve vakuu to drhne

Jaroslav Petr  |  Vesmír
Ilustrační foto

Bude se míček rotující ve stavu beztíže a ve vakuu točit věčně? Kdepak. Vakuum mu klade odpor a po nějakém čase rotaci zastaví.

Ve vakuu se nemá pohybující se předmět o co třít, a tak se bude pohybovat stále. Tak to aspoň tvrdí učebnice fyziky. Španělští vědci přicházejí ve vědeckém časopise Physical Reviews s buřičským názorem – vakuum klade tělesům odpor.

Virtuální fotony

K vysvětlení „drhnoucího“ vakua se musíme uchýlit do světa kvantové fyziky a připomenout si tzv. princip neurčitosti. Podle něj si nemůžeme být nikdy jistí, že je vakuum opravdu „prázdné“. Mohou se v něm na kratičkou chvilku vyskytnout fotony, které však zmizí dřív, než jsme schopni zaznamenat jejich přítomnost.

Výskyt těchto „virtuálních“ fotonů však nezůstane bez následků. Fotony mají tzv. spin. Pokud narazí na těleso ve směru, který je opačný k jejich spinu, je síla kolize větší, než když foton narazí do tělesa ve směru shodném se spinem. Nakonec tedy virtuální fotony rotaci tělesa zpomalí, i když do něj narážejí rovnoměrně ze všech stran a nám se zdá, že výsledný efekt působení fotonů bude nulový.

Jak drhne kosmický prach

Těleso brzděné „virtuálními“ fotony vysílá do okolí skutečné fotony, které umíme detekovat. Tím se vakuová „brzda“ prozradí navenek. V laboratoři se ale zatím nikomu tento fenomén prokázat nepodařilo. Bylo by k tomu zapotřebí dosáhnout extrémního vakua a pomocí laserů držet nanočástici na přesně určeném místě.

Ilustrační foto

To zatím v dostatečné kvalitě neumíme, ale v principu to není v blízké budoucnosti nemožné. Důležitější je, že se „drhnutí“ vakua může uplatňovat ve světě kolem nás. Ve vesmíru je dostatek nanočástic, dostatečně vysoké vakuum a hlavně dost času. Takže musíme reálně počítat s tím, že vesmírný prach ve vakuu „drhne“ o „virtuální“ fotony.

Brzdící efekt vakua záleží na mnoha faktorech. Důležitý je materiál rotující částice. Pokud bude z materiálu, který obtížně pohlcuje elektromagnetické vlny, pak bude brzdění slabé. U malých částic s nízkou hustotou bude naopak brzdění vakuem významnější.

Důležitá je i teplota. Čím je tepleji, tím více vzniká „virtuálních“ fotonů a tím více to ve vakuu „drhne“. Částice tuhy o průměru 100 nanometrů by při pokojové teplotě ztratila třetinu z otáček rotace asi za deset let. Pokud by se nacházela v teplotě 700°C, pak by stejné zpomalení rotace nastalo už za tři měsíce. A v mrazu mezihvězdného prostoru by to trvalo 2,7 milionu roků.

Nejčtenější