物理学者の国際チームが、原子の配列が関係する量子状態を発見した。
一見すると、量子物質はそうではありません通常の物質とは異なりますが、それでも違いがあると研究者は言います。このような物質の内部では、電子は互いに、また結晶格子の原子と異常な強度で相互作用します。この密接な相互作用は、微視的スケールだけでなく巨視的スケールでも現れる強力な量子効果につながります。
これらの効果により、量子物質は珍しい性質を持っています。たとえば、低温でもまったく損失なく電気を通すことができます。同時に、温度、圧力、または電圧のわずかな変化でさえ、材料の挙動を根本的に変化させるのに十分です。
量子液体。画像: Nan Tang 他、Nature Physics
彼らの仕事では、研究者は作成しようとしました媒体の温度に関係なく、その特性を変化させない量子材料。彼らは、プラセオジム、ジルコニウム、酸素など、いくつかの元素を組み合わせて使用しました。研究者は、この材料では、結晶格子の特性により、電子のスピンが原子核の周りを「移動」する軌道と特別な方法で相互作用できるようになると仮定しました。
一連の試行の後、研究者は次のことができました。不純物や不均一性が計算された特性に影響を与えないように、十分に純粋な結晶を作成します。彼らは、サンプルを 20 mK (絶対零度から 50 分の 1 度) まで冷却しました。実験の結果は、この状態では材料が「液体の性質を保持している - 電子スピンが秩序化されていない」ことを示した。これは異常な量子状態の最初の観察である、と著者らは言う。彼らはそれを「決して凍らない水」と比較します。
実験に使用した極低温施設。画像: ユルゲン・ジェイブマン、HZDR
新しい量子状態は高感度の量子センサーの開発に使用されると、科学者は信じています。それらの量子的性質により、外部刺激に対して非常に敏感になるため、このようなセンサーは、従来のデバイスよりもはるかに正確に磁場または温度を記録できます。
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