Νέα κατάσταση ύλης, τη bose-liquid, ανακάλυψαν επιστήμονες, στον κβαντικό κόσμο

Πιθανόν να γνωρίζετε τις οικείες καταστάσεις της ύλης που συναντάμε στην καθημερινή μας ζωή, όπως τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια. Ωστόσο, κάτω από πιο εξωτικές και ακραίες συνθήκες, επιστήμονες τόσο από τις Ηνωμένες Πολιτείες όσο και από την Κίνα εντόπισαν πρόσφατα μια νέα κατάσταση – τη χειρόμορφη κατάσταση bose-liquid.

Αυτή η νεοανακαλυφθείσα διάταξη σωματιδίων, όπως και άλλες καταστάσεις της ύλης, προσφέρει πληροφορίες για την περίπλοκη δομή και τους μηχανισμούς του Σύμπαντος, ιδιαίτερα στην υπερμικρή κβαντική κλίμακα.

Οι καταστάσεις της ύλης οριοθετούν τον τρόπο με τον οποίο τα σωματίδια αλληλεπιδρούν, δημιουργώντας ποικίλες δομές και συμπεριφορές. Το κλείδωμα των ατόμων στη θέση τους έχει ως αποτέλεσμα ένα στερεό, ενώ το να τα αφήνουμε να ρέουν δημιουργεί ένα υγρό ή αέριο. Η αναγκαστική απομάκρυνση φορτισμένων συμπράξεων οδηγεί σε πλάσμα.

Στο κβαντικό επίπεδο, οι αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων αποκτούν ακόμη πιο παράξενα χαρακτηριστικά, που περιγράφονται με όρους δυνατότητας και ενέργειας. Η χειρόμορφη κατάσταση bose-liquid αποκαλύφθηκε σε ένα αποτυχημένο κβαντικό σύστημα, όπου οι ενσωματωμένοι περιορισμοί εμποδίζουν τα σωματίδια να αλληλεπιδράσουν συμβατικά.

Με απλούς όρους, αυτή η αποτυχία δημιουργεί μοναδικά αποτελέσματα. Χρησιμοποιώντας την αναλογία ενός παιχνιδιού πάρτι, οι ερευνητές εξήγησαν ότι τα ηλεκτρόνια σε αυτό το σύστημα, που μοιάζει με ένα παιχνίδι μουσικών καρεκλών, πρέπει να περιηγηθούν σε πολυάριθμες δυνατότητες για να καθίσουν λόγω των περιορισμών.

Η πειραματική διάταξη περιελάμβανε μια ημιαγώγιμη συσκευή με δύο στρώματα: ένα ανώτερο στρώμα πλούσιο σε ηλεκτρόνια και ένα κατώτερο στρώμα με ανεπαρκείς διαθέσιμες οπές για όλα τα ηλεκτρόνια. Παρά τις προκλήσεις της παρατήρησης τέτοιων συστημάτων, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο για να μετρήσει την κίνηση των ηλεκτρονίων, παρέχοντας τις πρώτες αποδείξεις της χειρόμορφης κατάστασης bose-liquid.

Ο φυσικός Lingjie Du από το Πανεπιστήμιο Nanjing εξήγησε ότι στην άκρη της διπλής στιβάδας ημιαγωγού, τα ηλεκτρόνια και οι οπές κινούνται με τις ίδιες ταχύτητες, με αποτέλεσμα την ελικοειδή μεταφορά που μπορεί να διαμορφωθεί από εξωτερικά μαγνητικά πεδία.

Αυτή η νέα κατάσταση εμφανίζει ενδιαφέρουσες ιδιότητες, όπως το πάγωμα των ηλεκτρονίων σε ένα προβλέψιμο μοτίβο και σταθερή κατεύθυνση σπιν στο απόλυτο μηδέν, ανθεκτικά στην παρεμβολή από άλλα σωματίδια ή μαγνητικά πεδία. Αυτή η σταθερότητα θα μπορούσε να βρει εφαρμογές σε ψηφιακά συστήματα αποθήκευσης κβαντικού επιπέδου.

Επιπλέον, εξωτερικά σωματίδια που επηρεάζουν ένα ηλεκτρόνιο μπορούν να επηρεάσουν ολόκληρο το σύστημα λόγω της κβαντικής διεμπλοκής σχετικά μεγάλης εμβέλειας. Η υψηλού επιπέδου φυσική της ανακάλυψης υπογραμμίζει την επιδίωξη της κατανόησης του κόσμου μας πέρα από τα όρια των κοινών αλληλεπιδράσεων των σωματιδίων.

Όπως σημείωσε ο θεωρητικός φυσικός συμπυκνωμένης ύλης Tigran Sedrakyan από το Πανεπιστήμιο Amherst της Μασαχουσέτης, αυτές οι ανακαλύψεις στα όρια των κβαντικών καταστάσεων της ύλης μας φέρνουν πιο κοντά σε μια ολοκληρωμένη κατανόηση του κόσμου μας, αποκαλύπτοντας φαινόμενα πολύ πιο άγρια από τις τρεις κλασικές καταστάσεις ύλης που συναντάμε στην καθημερινή ζωή.

techmaniacs.gr

Pin It on Pinterest

Share This