Užfiksuotas kvantinis reiškinys: paaiškėjo, jog vandenilis pereina kiaurai metalą, net kai neturėtų

Kodėl tai svarbu? Vandenilis yra pats mažiausias ir vienas dažniausiai Visatoje sutinkamų elementų. Jis dalyvauja daugybėje reakcijų ir procesų, todėl suprasti, kaip jis juda medžiagose, labai naudinga ir mokslui, ir technologijoms.

Tyrėjai pasirinko paladį, metalą, kuris labai gerai sugeria vandenilį, beveik kaip kempinė vandenį. Tada jie atšaldė sistemą iki itin žemų temperatūrų ir žiūrėjo, kas vyksta vandenilio atomams paladžio viduje.

Įprastame pasaulyje atomai juda panašiai kaip smulkūs kamuoliukai. Jei kelyje yra kliūtis, jiems reikia energijos, kad ją peršoktų arba apeitų. Tačiau labai stipriai atšalus, vandenilis ima elgtis kitaip. Jis gali „praslysti“ per kliūtį net tada, kai, atrodytų, energijos tam nepakanka. Būtent tai ir primena ėjimą per sieną.

Paladžio kristale vandenilio atomas gali būti dviejose vietose. Vienos jų stabilesnės, kitos mažiau patogios. Šiltesnėje aplinkoje vandenilis pats peršoka iš vienos vietos į kitą, nes jam padeda šiluma. O kai šilumos beveik nėra, jis vis tiek juda, tik jau tuo keistu „praslydimo“ būdu.

Didelė problema buvo pamatyti patį vandenilį, nes jis labai lengvas ir įprasti tyrimo metodai jo beveik „nemato“. Todėl mokslininkai pasirinko kitokį, tikslesnį būdą, leidusį nustatyti, kur tiksliai yra vandenilio atomai ir kaip jie keičia vietą. Taip jie susekė visą judėjimo kelią.

Paaiškėjo įdomus dalykas. Iš pradžių vandenilis atsiduria mažiau patogiose vietose, o vėliau „praslysta“ į stabilesnes. Tai padėjo suprasti, kad toks judėjimas nėra atsitiktinis, o turi aiškią kryptį.

Dar labiau nustebino temperatūros poveikis. Kai temperatūra aukštesnė nei maždaug minus 253 laipsniai, atšilus vandenilis juda greičiau. Bet peržengus šią ribą, viskas apsiverčia. Kuo šalčiau, tuo judėjimas lėtėja. Mokslininkai mano, kad taip nutinka todėl, kad metalo viduje atomų judėjimui kartais padeda gardelės virpesiai, o kartais trukdo metale judantys elektronai.

Nors iki praktinių pritaikymų dar toli, tokie rezultatai atveria naujų galimybių. Jei suprasime, kaip vandenilis juda metaluose, galėsime kurti geresnes medžiagas vandeniliui kaupti ar efektyviau jį naudoti pramonėje. Kitaip tariant, tai žingsnis link technologijų, kuriose medžiagos kuriamos ir valdomos beveik atomų lygiu.

Šis tyrimas parodo, kad kvantinis pasaulis nėra vien teorija. Kartais jis leidžia atomams elgtis taip, lyg jie galėtų pereiti per sienas. O kai mokslas tai aiškiai pamato, atsiranda naujų būdų suprasti ir pritaikyti gamtos dėsnius.