Fiziķi "novēroja" Šrēdingera kaķi ar jaunu "kažokādu"

Fizikā Šrēdingera kaķis ir alegorija diviem no iespaidīgākajiem kvantu mehānikas efektiem:

sapīšanās un superpozīcija.Pētnieki no Drēzdenes un Minhenes tagad ir novērojuši šo uzvedību daudz plašākā mērogā nekā mazākās daļiņas. Līdz šim bija zināms, ka materiāliem ar tādām īpašībām kā magnētisms ir tā saucamie domēni – salas, kurās materiālu īpašības ir vienādas. Ja tās būtu krāsas, tās būtu melnbaltas salas. Bet, pētot litija holmija fluorīdu (LiHoF 4), fiziķi ir atklājuši pilnīgi jaunu fāzes pāreju, kurā domēni pēkšņi uzrāda kvantu mehāniskās īpašības, izraisot to īpašību sapinšanos (paliekot gan melnā, gan baltā krāsā).

"Mūsu "kvantu kaķim" tagad ir jauna "kažokāda",jo mēs esam atklājuši jaunu kvantu fāzes pāreju LiHoF 4, par kuru iepriekš nebija zināms,” saka Drēzdenes Tehniskās universitātes Teorētiskās cietvielu fizikas katedras vadītājs Matiass Vojta.

Tādas īpašības kā magnētisms vaisupravadītspēja rodas elektronu fāzu pāreju rezultātā kristālos. Fāzu pārejām temperatūrā, kas tuvojas absolūtajai nullei pie -273,15 ° C, tiek izmantoti kvantu mehāniskie efekti, piemēram, sapīšanās un kvantu fāzes pārejas.

Ļoti zemā temperatūrā darbojas LiHoF 4kā feromagnēts, kurā visi magnētiskie momenti ir spontāni vērsti vienā virzienā. Ja magnētiskais lauks tiek piemērots tieši vertikāli vēlamajam magnētiskajam virzienam, magnētiskie momenti mainīs virzienu, ko sauc par svārstībām. Jo lielāks ir magnētiskā lauka stiprums, jo spēcīgākas kļūst šīs svārstības, līdz galu galā feromagnētisms pilnībā izzūd kvantu fāzes pārejā. Tas noved pie blakus esošo magnētisko momentu sapīšanās. “Ja jūs nogādāsit LiHoF 4 paraugu pie ļoti spēcīga magnēta, tas pēkšņi pārstās būt spontāni magnētisks. Tas ir zināms jau 25 gadus,” stāsta Vojta.

Jaunums ir tas, kas notiek, kad jūsmainīt magnētiskā lauka virzienu. "Mēs atklājām, ka kvantu fāzes pāreja turpina notikt, lai gan iepriekš tika uzskatīts, ka pat mazākais magnētiskā lauka slīpums to nekavējoties nomāks," skaidro pētījuma līdzautors Kristians Pfleiderers, Tehniskās universitātes korelēto sistēmu topoloģijas profesors. no Minhenes. Tomēr šajos apstākļos kvantu fāzes pārejas notiek nevis atsevišķi magnētiskie momenti, bet gan lieli magnētiskie reģioni, tā sauktie feromagnētiskie domēni.

“Mēs izmantojām sfēriskus paraugusprecizitātes mērījumi. Tieši tas ļāva precīzi izpētīt nelielu izmaiņu uzvedību magnētiskā lauka virzienā,” piebilst Andreass Vendls, kurš eksperimentus veica doktora disertācijas ietvaros.

"Mēs esam atklājuši pilnīgi jaunu kvantu veidufāžu pārejas, kurās sapīšanās notiek daudzu tūkstošu atomu mērogā, nevis tikai dažu mikrokosmosā, skaidro Vojta. "Ja jūs iedomājaties magnētiskos domēnus kā melnbaltu modeli, jaunā fāzes pāreja liek baltajiem vai melnajiem laukumiem kļūt bezgalīgi maziem, tas ir, tie rada kvantu modeli, nevis pilnībā izšķīst." Jaunizstrādāts teorētiskais modelis veiksmīgi izskaidro eksperimentos iegūtos datus.

Lasīt vairāk:

Pirmie Marsa pazemes daļas attēli pārsteidza zinātniekus

Galaktika, kas atrodas 12 miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes, “salocījās” Einšteina gredzenā

Augs uz Marsa ražo skābekli tādā ātrumā kā vidējais koks