Kansainvälinen fyysikkoryhmä on löytänyt kvanttitilan, jossa atomien kohdistus liittyy
Ensi silmäyksellä kvanttimateriaalit eiväteroavat tavallisista aineista, mutta eroja on silti, tutkijat sanovat. Tällaisten materiaalien sisällä elektronit ovat vuorovaikutuksessa epätavallisella intensiteetillä sekä keskenään että kidehilan atomien kanssa. Tämä läheinen vuorovaikutus johtaa voimakkaisiin kvanttiefekteihin, jotka ilmenevät paitsi mikroskooppisessa, myös makroskooppisessa mittakaavassa.
Näiden vaikutusten ansiosta kvanttimateriaaliton epätavallisia ominaisuuksia. Ne voivat esimerkiksi johtaa sähköä ilman häviötä matalissa lämpötiloissa. Samaan aikaan pienetkin lämpötilan, paineen tai sähköjännitteen muutokset riittävät muuttamaan materiaalin käyttäytymistä radikaalisti.
Kvantti neste. Kuva: Nan Tang et ai., Luonnon fysiikka
Tutkijat pyrkivät työssään luomaankvanttimateriaali, joka ei muuta ominaisuuksiaan väliaineen lämpötilasta riippumatta. He käyttivät useiden alkuaineiden yhdistelmää - praseodyymiä, zirkoniumia ja happea. Tutkijat olettivat, että tässä materiaalissa kidehilan ominaisuudet mahdollistaisivat elektronien spinien vuorovaikutuksen erityisellä tavalla orbitaalien kanssa, joilla ne "liikkuvat" atomiytimien ympärillä.
Useiden yritysten jälkeen tutkijat onnistuivatluoda riittävän puhtaita kiteitä, jotta epäpuhtaudet ja epähomogeenisuudet eivät vaikuta laskettuihin ominaisuuksiin. He jäähdyttivät näytteen 20 mK:een (asteen viideskymmenesosa absoluuttisesta nollasta). Kokeiden tulokset osoittivat, että tässä tilassa materiaali säilyttää "nesteominaisuudet - elektronien spinit eivät ole järjestettyjä". Tämä on ensimmäinen havainto epätavallisesta kvanttitilasta, kirjoittajat sanovat. He vertaavat sitä "veteen, joka ei koskaan jäädy".
Kokeessa käytetty kryogeeninen laitos. Kuva: Jürgen Jeibmann, HZDR
Uusi kvanttitila voi ollatiedemiehet uskovat, että niitä voidaan käyttää erittäin herkkien kvanttianturien kehittämiseen. Koska niiden kvanttiluonteen vuoksi ne ovat erittäin herkkiä ulkoisille ärsykkeille, tällaiset anturit voivat rekisteröidä magneettikenttiä tai lämpötiloja paljon suuremmalla tarkkuudella kuin perinteiset laitteet.
Lue lisää:
Muna pudotettiin avaruudesta: katso mitä sille tapahtui
Aivoja syövä ameba leviää Yhdysvalloissa: onko Venäjälle vaaraa
Katso miltä nainen Thora näyttää. Hän eli 800 vuotta sitten