Proprietățile luminii recreate în neutroni răsuciți pentru a crea materiale cuantice

Fizicienii de la Universitatea din Waterloo au creat un dispozitiv care generează unde spiralate de neutroni. Anterior

se credea că un asemenea comportament în neutroni era imposibil. Rezultatele lucrării vor ajuta la dezvoltarea materialelor cuantice de ultimă generație pentru calculul cuantic și cercetarea fundamentală.

În experimentele lor, oamenii de știință au construitstructuri microscopice în formă de furci ale rețelelor de siliciu. Aceste dispozitive sunt atât de mici încât într-un pătrat cu o lungime a laturii de 0,5 cm există mai mult de șase milioane de rețele individuale de fază de dislocare a furcii.

Imagine sub microscop și cum funcționează un generator de unde neuronale spiralate. Imagine: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Când trece un fascicul de neutroni uniciacest dispozitiv, neutronii individuali încep să se răsucească sub forma unui tirbușon. Cercetătorii au capturat imagini cu neutroni obținute cu ajutorul unei camere speciale la o distanță de 19 m de sursa de radiație. Rezultatele observațiilor au arătat că fiecare neutron sa extins la
semnătură asemănătoare unei gogoși, 10 cm lățime.

Structura inelară a neutronilor care se propagăindică faptul că acestea au fost plasate într-o stare elicoidală specială și că dispozitivele de rețea ale grupului au generat fascicule de neutroni cu moment unghiular orbital cuantificat, notează oamenii de știință.

Structuri în formă de inel obținute pentru sisteme cu sarcini topologice diferite (q). Imagine: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Deși metodele pentru obținerea și analiza experimentală a momentului unghiular orbital al fotonilor și electronilor sunt bine înțelese, proiectarea unui dispozitiv care utilizează neutroni nu a fost încă demonstrată.

Neutronii sunt un instrument puternic de determinarecaracteristicile noilor materiale cuantice, deoarece au o serie de caracteristici unice. Au lungimi de undă de dimensiuni nanometrice, neutralitate electrică și mase relativ mari. Aceste caracteristici înseamnă că neutronii pot trece prin materiale, spre deosebire de razele X și lumină.

Dusan Sarenak, coautor al studiului la Institutul de calcul cuantic de la Universitatea din Waterloo

Citeste mai mult:

Am creat un sistem de navigație care este mai precis decât GPS-ul

O amuletă antică a rescris istoria celei mai misterioase limbi din Europa

Satelitul mic trimite ultima fotografie înainte de a se prăbuși în atmosfera Pământului