Οι φυσικοί δημιούργησαν ένα κβαντικό υγρό που δεν «παγώνει» ποτέ

Μια διεθνής ομάδα φυσικών ανακάλυψε μια κβαντική κατάσταση στην οποία συνδέεται η ευθυγράμμιση των ατόμων

περιστροφές, δεν έχουν παραγγελθεί ακόμη και σε εξαιρετικά χαμηλά επίπεδαθερμοκρασίες. Οι επιστήμονες κατάφεραν να ψύξουν το υλικό που δημιουργήθηκε σχεδόν στο απόλυτο μηδέν. Ταυτόχρονα, η κεντρική ιδιότητα των ατόμων - η διάταξή τους - δεν «παγώνει», ως συνήθως, αλλά παραμένει σε «υγρή» κατάσταση, αναφέρουν οι συντάκτες της εργασίας.

Με την πρώτη ματιά, τα κβαντικά υλικά δεν το κάνουνδιαφορετικά από τις συνηθισμένες ουσίες, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν διαφορές, λένε οι ερευνητές. Μέσα σε τέτοια υλικά, τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με ασυνήθιστη ένταση τόσο μεταξύ τους όσο και με άτομα του κρυσταλλικού πλέγματος. Αυτή η στενή αλληλεπίδραση οδηγεί σε ισχυρά κβαντικά φαινόμενα που εκδηλώνονται όχι μόνο στη μικροσκοπική αλλά και στη μακροσκοπική κλίμακα.

Χάρη σε αυτά τα αποτελέσματα, τα κβαντικά υλικάέχουν ασυνήθιστες ιδιότητες. Για παράδειγμα, μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό χωρίς καμία απολύτως απώλεια σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ταυτόχρονα, ακόμη και μικρές αλλαγές στη θερμοκρασία, την πίεση ή την ηλεκτρική τάση είναι αρκετές για να αλλάξουν ριζικά τη συμπεριφορά του υλικού.

Κβαντικό υγρό. Εικόνα: Nan Tang et al., Nature Physics

Στην εργασία τους, οι ερευνητές επιδίωξαν να δημιουργήσουνένα κβαντικό υλικό που δεν θα αλλάξει τις ιδιότητές του ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία του μέσου. Χρησιμοποίησαν συνδυασμό πολλών στοιχείων - πρασεοδύμιο, ζιρκόνιο και οξυγόνο. Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι σε αυτό το υλικό, οι ιδιότητες του κρυσταλλικού πλέγματος θα επέτρεπαν στα σπιν των ηλεκτρονίων να αλληλεπιδράσουν με ειδικό τρόπο με τα τροχιακά στα οποία «κινούνται» γύρω από τους πυρήνες των ατόμων.

Μετά από μια σειρά προσπαθειών, οι ερευνητές κατάφερανδημιουργούν κρυστάλλους επαρκώς καθαρούς, ώστε οι ακαθαρσίες και οι ανομοιογένειες να μην επηρεάζουν τις υπολογιζόμενες ιδιότητες. Ψύξανε το δείγμα στα 20 mK (ένα πενήντα του βαθμού από το απόλυτο μηδέν). Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι σε αυτή την κατάσταση το υλικό διατηρεί «υγρές ιδιότητες - τα σπιν ηλεκτρονίων δεν είναι ταξινομημένα. Αυτή είναι η πρώτη παρατήρηση μιας ασυνήθιστης κβαντικής κατάστασης, λένε οι συγγραφείς. Το συγκρίνουν με το «νερό που δεν παγώνει ποτέ».

Κρυογονική εγκατάσταση που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα. Εικόνα: Jürgen Jeibmann, HZDR

Μια νέα κβαντική κατάσταση μπορεί να είναινα χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη πολύ ευαίσθητων κβαντικών αισθητήρων, πιστεύουν οι επιστήμονες. Δεδομένου ότι η κβαντική τους φύση τους καθιστά εξαιρετικά ευαίσθητους σε εξωτερικά ερεθίσματα, τέτοιοι αισθητήρες μπορούν να καταγράψουν μαγνητικά πεδία ή θερμοκρασίες με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από τις συμβατικές συσκευές.

Διαβάστε περισσότερα:

Το αυγό έπεσε από το διάστημα: δείτε τι συνέβη

Η αμοιβάδα που τρώει τον εγκέφαλο εξαπλώνεται στις ΗΠΑ: υπάρχει κίνδυνος για τη Ρωσία

Δείτε πώς είναι γυναίκα η Thora. Έζησε πριν από 800 χρόνια