Fizikai „stebėjo“ Schrödingerio katę su nauju „kailiu“

Fizikoje Schrödingerio katė yra dviejų įspūdingiausių kvantinės mechanikos efektų alegorija:

įsipainiojimas ir superpozicija.Drezdeno ir Miuncheno mokslininkai šį elgesį pastebėjo daug didesniu mastu nei mažiausios dalelės. Iki šiol buvo žinoma, kad medžiagos, turinčios tokias savybes kaip magnetizmas, turi taip vadinamus domenus – salas, kuriose medžiagų savybės yra vienodos. Jei tai būtų spalvos, tai būtų juodos ir baltos salos. Tačiau tyrinėdami ličio holmio fluoridą (LiHoF 4), fizikai atrado visiškai naują fazės perėjimą, kurio metu domenai staiga pasižymėjo kvantinėmis mechaninėmis savybėmis, todėl jų savybės susipainioja (liko ir juodos, ir baltos).

„Mūsų „kvantinė katė“ dabar turi naują „kailį“,nes LiHoF 4 atradome naują kvantinės fazės perėjimą, apie kurį anksčiau nebuvo žinoma“, – sako Drezdeno technikos universiteto Teorinės kietojo kūno fizikos katedros vadovas Matthias Vojta.

Tokios savybės kaip magnetizmas arbaSuperlaidumas atsiranda dėl elektronų fazinių virsmų kristaluose. Fazinių perėjimų metu, kai temperatūra artėja prie absoliutaus nulio esant -273,15 °C, atsiranda kvantiniai mechaniniai efektai, tokie kaip įsipainiojimas ir kvantinių fazių perėjimai.

Esant labai žemai temperatūrai, veikia LiHoF 4kaip feromagnetas, kuriame visi magnetiniai momentai spontaniškai nukreipti viena kryptimi. Jei magnetinis laukas taikomas tiksliai vertikaliai pageidaujamai magnetinei krypčiai, magnetiniai momentai pakeis kryptį, vadinamą svyravimais. Kuo didesnis magnetinio lauko stiprumas, tuo stipresni šie svyravimai, kol galiausiai feromagnetizmas visiškai išnyksta kvantinės fazės perėjimu. Tai veda prie gretimų magnetinių momentų įsipainiojimo. „Jei atnešite LiHoF 4 pavyzdį prie labai stipraus magneto, jis staiga nustos spontaniškai magnetinis. Tai žinoma jau 25 metus“, – sako Vojta.

Nauja yra tai, kas nutinka, kai tupakeisti magnetinio lauko kryptį. „Mes nustatėme, kad kvantinės fazės perėjimas ir toliau vyksta, o anksčiau buvo manoma, kad net menkiausias magnetinio lauko posvyris iš karto jį nuslopins“, – aiškina tyrimo bendraautorius Christianas Pfleidereris, Technikos universiteto koreliuojančių sistemų topologijos profesorius. Miuncheno. Tačiau tokiomis sąlygomis kvantinių fazių virsmai vyksta ne pavieniuose magnetiniuose momentuose, o didelėse magnetinėse srityse, vadinamosiose feromagnetinėse srityse.

„Mes naudojome sferinius pavyzdžiustikslumo matavimai. Būtent tai leido tiksliai ištirti mažų magnetinio lauko krypties pokyčių elgseną“, – priduria Andreasas Wendlas, kuris eksperimentus atliko kaip savo daktaro disertaciją.

„Mes atradome visiškai naują kvantų tipąfazių perėjimai, kurių metu įsipainiojimas vyksta daugelio tūkstančių atomų mastu, o ne tik kelių mikrokosme, aiškina Vojta. „Jei įsivaizduojate magnetinius domenus kaip juodą ir baltą raštą, dėl naujos fazės perėjimo baltos arba juodos sritys tampa be galo mažos, tai yra, jos sukuria kvantinį modelį, o ne visiškai ištirpsta. Naujai sukurtas teorinis modelis sėkmingai paaiškina eksperimentų metu gautus duomenis.

Skaityti daugiau:

Pirmieji požeminės Marso dalies vaizdai nustebino mokslininkus

Galaktika, esanti už 12 milijardų šviesmečių nuo Žemės, susisuko į Einšteino žiedą

Marse esantis augalas gamina deguonį tokiu greičiu, kaip vidutinis medis