Fyysikot "havainnoivat" Schrödingerin kissaa uudella "turkiksella"

Fysiikassa Schrödingerin kissa on allegoria kahdelle kvanttimekaniikan vaikuttavimmista vaikutuksista:

sotkeutuminen ja päällekkäisyys.Dresdenin ja Münchenin tutkijat ovat nyt havainneet tämän käyttäytymisen paljon suuremmassa mittakaavassa kuin pienimmät hiukkaset. Tähän asti tiedettiin, että materiaaleilla, joilla on ominaisuuksia, kuten magnetismi, on niin kutsuttuja domeeneja - saaria, joissa materiaalien ominaisuudet ovat tasaiset. Jos nämä olisivat värejä, ne olisivat mustavalkoisia saaria. Mutta tutkimalla litiumholmiumfluoridia (LiHoF 4) fyysikot löysivät täysin uuden vaiheen muutoksen, jossa domeenit ilmentävät yhtäkkiä kvanttimekaanisia ominaisuuksia, mikä aiheutti niiden ominaisuuksien sotkeutumisen (sekä mustana että valkoisena).

""Kvanttikissallamme" on nyt uusi "turkki",koska olemme löytäneet LiHoF 4:stä uuden kvanttifaasisiirtymän, jota ei aiemmin tiedetty olevan olemassa”, sanoo Matthias Vojta, Dresdenin teknisen yliopiston teoreettisen kiinteän olomuodon fysiikan laitoksen johtaja.

Ominaisuudet, kuten magnetismi taisuprajohtavuus syntyy kiteissä olevien elektronien faasimuutosten seurauksena. Vaihemuutoksissa lämpötiloissa, jotka lähestyvät absoluuttista nollaa -273,15 °C:ssa, kvanttimekaaniset vaikutukset, kuten takertuminen ja kvanttifaasimuutokset, tulevat voimaan.

Erittäin alhaisissa lämpötiloissa LiHoF 4 toimiikuin ferromagneetti, jossa kaikki magneettiset momentit suuntautuvat spontaanisti yhteen suuntaan. Jos magneettikenttä kohdistetaan tarkalleen pystysuoraan haluttuun magneettisuuntaan, magneettiset momentit muuttavat suuntaa, joita kutsutaan fluktuaatioiksi. Mitä suurempi magneettikentän voimakkuus on, sitä voimakkaammiksi nämä vaihtelut tulevat, kunnes lopulta ferromagnetismi katoaa kokonaan kvanttivaihemuutoksessa. Tämä johtaa viereisten magneettisten momenttien sotkeutumiseen. "Jos tuot LiHoF 4 -näytteen erittäin vahvalle magneetille, se lakkaa yhtäkkiä olemasta spontaanisti magneettinen. Tämä on ollut tiedossa 25 vuotta”, Vojta sanoo.

Uutta on se, mitä tapahtuu, kunmuuttaa magneettikentän suuntaa. "Huomasimme, että kvanttifaasisiirtymä jatkuu, kun taas aiemmin ajateltiin, että pieninkin magneettikentän kallistus tukahduttaisi sen välittömästi", selittää tutkimuksen toinen kirjoittaja Christian Pfleiderer, teknillisen yliopiston korrelaatiojärjestelmien topologian professori. Münchenistä. Näissä olosuhteissa kvanttivaihemuutoksia ei kuitenkaan tapahdu yksittäisissä magneettisissa momenteissa, vaan laajoissa magneettisissa alueissa, niin sanotuissa ferromagneettisissa domeeneissa.

"Käytimme pallomaisia ​​näytteitätarkkuusmittaukset. Tämän ansiosta pystyimme tarkasti tutkimaan pienten muutosten käyttäytymistä magneettikentän suunnassa”, lisää Andreas Wendl, joka teki kokeet osana väitöskirjaansa.

”Olemme löytäneet täysin uudenlaisen kvantinfaasisiirtymiä, joissa kietoutumista tapahtuu useiden tuhansien atomien mittakaavassa, ei vain muutaman mikrokosmuksessa, Vojta selittää. "Jos kuvittelet magneettiset alueet mustavalkoisena kuviona, uusi vaihemuutos saa valkoiset tai mustat alueet muuttumaan äärettömän pieniksi, eli ne luovat kvanttikuvion eivätkä täysin liukene." Äskettäin kehitetty teoreettinen malli selittää onnistuneesti kokeista saadut tiedot.

Lue lisää:

Ensimmäiset kuvat Marsin maanalaisesta osasta yllättivät tutkijat

Galaksi, joka sijaitsee 12 miljardin valovuoden päässä Maasta, "kiertyi" Einsteinin renkaaksi

Marsin kasvi tuottaa happea keskimääräisen puun nopeudella