Fyzici „pozorovali“ Schrödingerovu mačku s novou „kožušinou“

Vo fyzike je Schrödingerova mačka alegóriou dvoch najpôsobivejších účinkov kvantovej mechaniky:

zapletenie a superpozícia.Vedci z Drážďan a Mníchova teraz pozorovali toto správanie v oveľa väčšom meradle ako najmenšie častice. Doteraz bolo známe, že materiály s vlastnosťami ako magnetizmus majú takzvané domény – ostrovčeky, v ktorých sú vlastnosti materiálov jednotné. Keby to boli farby, boli by to čierne a biele ostrovy. Štúdiom fluoridu lítneho a holmia (LiHoF 4) však fyzici objavili úplne nový fázový prechod, v ktorom domény náhle vykazujú kvantové mechanické vlastnosti, čo spôsobuje, že ich vlastnosti sa zapletú (zostanú čierne aj biele).

„Naša „kvantová mačka“ má teraz novú „kožušinu“,pretože sme objavili nový kvantový fázový prechod v LiHoF 4, o ktorom sa predtým nevedelo,“ hovorí Matthias Vojta, vedúci Katedry teoretickej fyziky pevných látok na Technickej univerzite v Drážďanoch.

Vlastnosti ako magnetizmus respsupravodivosť vznikajú v dôsledku fázových prechodov elektrónov v kryštáloch. Pre fázové prechody pri teplotách blížiacich sa absolútnej nule pri -273,15 °C prichádzajú do úvahy kvantové mechanické efekty ako zapletenie a kvantové fázové prechody.

Pri veľmi nízkych teplotách pôsobí LiHoF 4ako feromagnet, v ktorom sú všetky magnetické momenty spontánne smerované jedným smerom. Ak je magnetické pole aplikované presne vertikálne na preferovaný magnetický smer, magnetické momenty zmenia smer, známy ako fluktuácie. Čím vyššia je sila magnetického poľa, tým silnejšie sú tieto fluktuácie, až nakoniec feromagnetizmus úplne zmizne v kvantovom fázovom prechode. To vedie k prepleteniu susedných magnetických momentov. „Ak privediete vzorku LiHoF 4 k veľmi silnému magnetu, náhle prestane byť spontánne magnetický. To sa vie už 25 rokov,“ hovorí Vojta.

Nové je to, čo sa stane, keď vyzmeniť smer magnetického poľa. „Zistili sme, že kvantový fázový prechod pokračuje, zatiaľ čo predtým sa predpokladalo, že aj ten najmenší sklon magnetického poľa ho okamžite potlačí,“ vysvetľuje spoluautor štúdie Christian Pfleiderer, profesor topológie korelovaných systémov na Technickej univerzite. z Mníchova. Za týchto podmienok však kvantovým fázovým prechodom neprechádzajú jednotlivé magnetické momenty, ale skôr veľké magnetické oblasti, takzvané feromagnetické domény.

"Použili sme sférické vzorky pre našepresné merania. Práve to nám umožnilo presne študovať správanie malých zmien v smere magnetického poľa,“ dodáva Andreas Wendl, ktorý experimenty robil v rámci svojej doktorandskej dizertačnej práce.

„Objavili sme úplne nový typ kvantafázové prechody, pri ktorých dochádza k zapleteniu v rozsahu mnohých tisícov atómov, a to nielen v mikrokozme niekoľkých, vysvetľuje Vojta. "Ak si predstavíte magnetické domény ako čiernobiely vzor, ​​nový fázový prechod spôsobí, že biele alebo čierne oblasti sa stanú nekonečne malé, to znamená, že vytvoria kvantový vzor a úplne sa nerozpustia." Novo vyvinutý teoretický model úspešne vysvetľuje údaje získané z experimentov.

Čítaj viac:

Prvé zábery podzemnej časti Marsu vedcov prekvapili

Galaxia, ktorá sa nachádza 12 miliárd svetelných rokov od Zeme, je „zvinutá“ do Einsteinovho prstenca

Rastlina na Marse produkuje kyslík rýchlosťou priemerného stromu