Вчені відкривають новий стан речовини: квантову рідину спина

$config[ads_kvadrat] not found

unboxing turtles slime surprise toys learn colors

unboxing turtles slime surprise toys learn colors
Anonim

Фізики з Національної лабораторії Oak Ridge у Теннессі та Кембриджського університету разом відкрили новий стан речовини. Революційні знахідки, повідомляється в журналі Природа, детально спостереження довго теоретизованого, але коли-небудь невловимого стану, відомого як "квантова рідина спина" - в якому електрони, здавалося б, розпадаються на більш дрібні шматки.

"Це новий квантовий стан матерії, який був передбачений, але не був помічений раніше", - сказав Йоганнес Кнолле, вчений з лабораторії Кендвіч у Кембриджі і один з співавторів газети.

Будь-яка людина з базовими знаннями з фізики знає, що існує три основні стани матерії: тверді речовини, рідини і гази. Люди з дещо більшими знаннями можуть знати про інші дві класичні стани: плазми (вільні заряджені частинки, які складають події з високою енергією) і колоїди ("між собою" складають два стани одночасно, як масло).

Проте існує більше десятка інших держав, які є лише спостережуваними при дуже малих масштабах або за дуже феноменальними подіями. Одним з них є квантова спінова рідина: хаотичний стан, який вимагає трохи більше пояснення, перш ніж ви дійсно зможете одержати голову навколо того, що відбувається.

Згідно з квантовою механікою, кожна частинка може мати два види імпульсу. Перший - орбітальний момент, а другий - спин. Сувора аналогія для цих двох відповідних дій - планета, що обертається навколо Сонця, демонструючи як орбіту, так і осьовий спин.

Коли система досягла ряду взаємодіючих квантових спинів, вважається, що вона знаходиться в невпорядкованому стані так само, як рідка вода розладнана в порівнянні з твердим льодом. Квантова рідина спина має подібну поведінку, але при низьких температурах. Замість того, щоб об'єднатися в єдину структуру, наприклад, щоб об'єднати речовини в твердому стані, шматок речовини, що знаходиться в квантовій рідині, продовжуватиме діяти нерегулярно, як гарячий суп. Насправді, діяльність настільки екстремальна, що частки фактично розпадаються. Це сцена, яка суперечить саме тому, що ви очікуєте в холодних умовах.

У цьому випадку дослідницька група спостерігала дробові частинки, відомі як ферміони майорани в двовимірному матеріалі, який нагадує графен. Те, що вони спостерігали, схоже на гіпотетичну квантову спин-рідинну модель, відому як модель Китаєва. Результати, нарешті, означають кінець 40-річного пошуку цього стану матерії.

Більш конкретно, нові спостереження квантової спінової рідини проливають світло на властивість, відоме як розщеплення електронів, яке може одного разу допомогти у побудові нових видів квантових комп'ютерів, які працюють швидше, ніж сьогоднішні машини, минаючи межі звичайних матеріалів.

Такий прорив - це десятиліття в майбутнє. Проте той факт, що ми могли спостерігати за новим станом матерії у плоті, є ще одним ознакою того, що люди ще не подряпали поверхню, щоб зрозуміти, як працює природний світ.

$config[ads_kvadrat] not found