Ett internationellt team av fysiker har upptäckt ett kvanttillstånd där inriktningen av atomer associerade med
Vid första anblicken gör inte kvantmaterial detskiljer sig från vanliga ämnen, men det finns fortfarande skillnader, menar forskarna. Inuti sådana material interagerar elektroner med ovanlig intensitet både med varandra och med atomer i kristallgittret. Denna nära interaktion leder till kraftfulla kvanteffekter som visar sig inte bara på mikroskopisk utan också på makroskopisk skala.
Tack vare dessa effekter, kvantmaterialhar ovanliga egenskaper. Till exempel kan de leda elektricitet med absolut ingen förlust vid låga temperaturer. Samtidigt är även små förändringar i temperatur, tryck eller elektrisk spänning tillräckligt för att radikalt förändra materialets beteende.
Kvantvätska. Bild: Nan Tang et al., Nature Physics
I sitt arbete sökte forskarna skapaett kvantmaterial som inte kommer att ändra sina egenskaper oavsett mediets temperatur. De använde en kombination av flera element - praseodym, zirkonium och syre. Forskarna antog att i detta material skulle egenskaperna hos kristallgittret tillåta elektronsnurrarna att interagera på ett speciellt sätt med orbitalerna där de "rör sig" runt atomernas kärnor.
Efter en rad försök kunde forskarnaskapa kristaller tillräckligt rena så att föroreningar och inhomogeniteter inte påverkar de beräknade egenskaperna. De kylde ner provet till 20 mK (en femtiodels grad från absolut noll). Resultaten av experimenten visade att i detta tillstånd behåller materialet "vätskeegenskaper - elektronsnurrarna är inte ordnade. Detta är den första observationen av ett ovanligt kvanttillstånd, säger författarna. De jämför det med "vatten som aldrig fryser".
Kryogen anläggning som användes i experimentet. Bild: Jürgen Jeibmann, HZDR
Ett nytt kvanttillstånd kan varaanvändas för att utveckla mycket känsliga kvantsensorer, tror forskare. Eftersom deras kvantnatur gör dem extremt känsliga för yttre stimuli, kan sådana sensorer registrera magnetfält eller temperaturer med mycket större noggrannhet än konventionella enheter.
Läs mer:
Ägget tappades från rymden: se vad som hände med det
Hjärnätande amöba sprider sig i USA: finns det en fara för Ryssland
Se hur en kvinna Thora ser ut. Hon levde för 800 år sedan