Podkast 85. Barbara Piętka: Elektrony to nie wszystko!

Sto lat temu Albert Einstein otrzymał list, który stał się impulsem jednego z największych przełomów w fizyce. Jego autorem był Satyendra Bose z Uniwersytetu w Dhace. Ten nieznany szerzej fizyk wysłał go w akcie może nie rozpaczy, ale na pewno narastającego rozczarowania: publikacja, której był autorem i o wartości której był przekonany, nie zyskiwała uwagi recenzentów szanowanych periodyków naukowych. Gdyby Bose żył dziś i szukał kontaktu drogą elektroniczną, jego mail prawdopodobnie uszedłby uwadze adresata, ale w 1924 r. Einstein kopertę otworzył, zawartość przeczytał, zachwycił się przewidzianym tam zjawiskiem, uruchomił własne kontakty – i wkrótce niesiona mocą jego nazwiska publikacja ujrzała światło dzienne. Opisywała przedziwny, nieznany z codziennych obserwacji fundamentalny stan skupienia materii, w którym cząstki stają się nierozróżnialne i zachowują się tak, jakby były kolektywną jednością. Jedną cząstką. – To był początek wspaniałej historii – mówi Piętka.

Na doświadczalne potwierdzenie istnienia kondensatu Bosego-Einsteina – bo tak nazwano ów stan – czekać trzeba było ponad 70 lat. Eric Cornell i Carl Wieman z University of Colorado otrzymali go z gazu atomów rubidu schłodzonego do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Później wydarzenia rozgrywały się szybciej – badacze wespół z inżynierami produkowali kondensaty z fotonów, cząsteczek, a także kwazicząsteczek, czyli złożonych układów, które w pewnych okolicznościach łatwiej ująć matematycznie jako jeden obiekt fizyczny. A niedawno doszło do kolejnego przełomu – kondensaty Bosego-Einsteina zaczęto otrzymywać nie w warunkach kriogenicznych, a w temperaturze pokojowej.

Tym właśnie zajmuje się Barbara Piętka ze swoim zespołem: z elektronów „ubranych w rozmaite oddziaływania” konstruuje kwazicząstki zachowujące się tak, jak przewidział Bose z Dhaki. Obiekty te mają one bardzo szczególne właściwości optyczne. Mogą stać się bazą bramek logicznych, czyli fundamentalnych elementów układów obliczeniowych, w pewnych zastosowaniach działających efektywniej niż tradycyjna elektronika. Na przykład tam, gdzie można, a nawet należy inspirować się strukturami mózgu ludzkiego. Choćby w uczeniu maszynowym. – Elektrony to nie wszystko – mówi Piętka. – Do pracy musimy zaprząc fotony.