Οι ιδιότητες του φωτός αναδημιουργήθηκαν σε στριμμένα νετρόνια για να δημιουργήσουν κβαντικά υλικά

Φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Waterloo δημιούργησαν μια συσκευή που παράγει σπειροειδή κύματα νετρονίων. Προηγουμένως

πιστευόταν ότι μια τέτοια συμπεριφορά στα νετρόνια ήταν αδύνατη. Τα αποτελέσματα της εργασίας θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη κβαντικών υλικών επόμενης γενιάς για κβαντικούς υπολογιστές και θεμελιώδη έρευνα.

Στα πειράματά τους, οι επιστήμονες κατασκεύασανμικροσκοπικές διχάλες δομές από πλέγματα πυριτίου. Αυτές οι συσκευές είναι τόσο μικρές που σε ένα τετράγωνο με μήκος πλευράς 0,5 cm υπάρχουν περισσότερα από έξι εκατομμύρια μεμονωμένα πλέγματα φάσης εξάρθρωσης πιρουνιού.

Εικόνα κάτω από ένα μικροσκόπιο και πώς λειτουργεί μια γεννήτρια σπειροειδών νευρικών κυμάτων. Εικόνα: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Όταν διέρχεται μια δέσμη μεμονωμένων νετρονίωνΑυτή η συσκευή, μεμονωμένα νετρόνια αρχίζουν να συστρέφονται με τη μορφή τιρμπουσόν. Οι ερευνητές κατέλαβαν εικόνες νετρονίων που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας μια ειδική κάμερα σε απόσταση 19 μέτρων από την πηγή ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων έδειξαν ότι κάθε νετρόνιο επεκτάθηκε σε
υπογραφή σαν ντόνατ, πλάτους 10 cm.

Δομή δακτυλίου των νετρονίων που διαδίδονταιδείχνει ότι είχαν τοποθετηθεί σε μια ειδική ελικοειδή κατάσταση και ότι οι δικτυωτές συσκευές της ομάδας παρήγαγαν δέσμες νετρονίων με κβαντισμένη τροχιακή γωνιακή ορμή, σημειώνουν οι επιστήμονες.

Δακτυλιοειδείς δομές που λαμβάνονται για συστήματα με διαφορετικά τοπολογικά φορτία (q). Εικόνα: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Αν και οι μέθοδοι για την πειραματική λήψη και ανάλυση της τροχιακής γωνιακής ορμής φωτονίων και ηλεκτρονίων είναι καλά κατανοητές, ο σχεδιασμός μιας συσκευής που χρησιμοποιεί νετρόνια δεν έχει ακόμη αποδειχθεί.

Τα νετρόνια είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τον προσδιορισμόχαρακτηριστικά των νέων κβαντικών υλικών, αφού έχουν μια σειρά από μοναδικά χαρακτηριστικά. Έχουν μήκη κύματος μεγέθους νανομέτρων, ηλεκτρική ουδετερότητα και σχετικά μεγάλες μάζες. Αυτά τα χαρακτηριστικά σημαίνουν ότι τα νετρόνια μπορούν να περάσουν μέσα από υλικά, σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ και το φως.

Ντούσαν Σαρενάκ, συν-συγγραφέας της μελέτης στο Ινστιτούτο Κβαντικών Υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Βατερλό

Διαβάστε περισσότερα:

Δημιούργησε ένα σύστημα πλοήγησης που είναι πιο ακριβές από το GPS

Ένα αρχαίο φυλαχτό ξανάγραψε την ιστορία της πιο μυστηριώδους γλώσσας της Ευρώπης

Ο μικροσκοπικός δορυφόρος στέλνει την τελευταία φωτογραφία πριν πέσει στην ατμόσφαιρα της Γης