Upoznati ste sa stanjima materije sa kojima se svakodnevno susrećemo – kao što su čvrsta, tečna i gasovita – ali u egzotičnijim i ekstremnijim uslovima mogu se pojaviti nova stanja, a naučnici iz SAD i Kine su otkrili jedno ranije ove godine, piše Science Alert.
Zovu to stanje kiralne boze-tečnosti, i kao i sa svakim novim rasporedom čestica koji otkrijemo, može nam reći više o tkanju i mehanizmima Univerzuma oko nas – a posebno o super-malom kvantu skala.
Stanja materije opisuju kako čestice mogu međusobno komunicirati, stvarajući strukture i različite načine ponašanja. Zaključajte atome na mjestu i imat ćete čvrsto tijelo. Pustite ih da teku, imate tečnost ili gas. Razdvojite napunjena partnerstva, imate plazmu.
Kvantni pejzaž pruža još čudnije načine interakcije čestica, omogućavajući jedinstvena ponašanja koja se najbolje opisuju u smislu mogućnosti i energije.
Istraživači su otkrili novo stanje kroz frustriran kvantni sistem. Jednostavno rečeno, to je sistem sa ugrađenim ograničenjima koja sprečavaju čestice da interaguju na uobičajen način (otuda i frustracija).
Ova ograničenja – i rezultirajuća frustracija – mogu stvoriti uzbudljive rezultate za naučnike. Ovdje su se istraživači fokusirali na elektrone i koristili analogiju partijske igre da objasne šta se dešava.
"To je kao igra muzičkih stolica, dizajniranih da frustriraju elektrone", rekao je fizičar teorijske kondenzirane materije Tigran Sedrakyan sa Univerziteta Massachusetts Amherst.
"Umjesto da svaki elektron ima jednu stolicu na koju treba ići, oni sada moraju da se koprcaju i imaju mnogo mogućnosti na mjestu gdje sjede."
Sistem koji su sastavili istraživači bio je poluprovodnički uređaj sa dva sloja: gornji sloj bogat elektronima i donji sloj sa mnogo dostupnih rupa u koje se elektroni prirodno kreću. Preokret? Nema dovoljno rupa za sve elektrone.
Iako je ovakav sistem i dalje teško posmatrati, tim je koristio ultra-jako magnetno polje da izmjeri kako se elektroni kreću, otkrivajući prve dokaze o novom hiralnom boze-tečnom stanju.
"Na rubu dvosloja poluprovodnika, elektroni i rupe se kreću istim brzinama", rekao je fizičar Lingjie Du sa Univerziteta Nanjing u Kini.
"Ovo dovodi do spiralnog transporta, koji se može dalje modulirati vanjskim magnetskim poljima jer se kanali elektrona i rupa postepeno odvajaju pod višim poljima."
Ovo novo stanje otkrilo je neke prilično zanimljive osobine. Na primjer, elektroni će se smrznuti u predvidljiv obrazac i fiksni smjer okretanja na apsolutnoj nuli i ne mogu se ometati drugim česticama ili magnetnim poljima. Ta stabilnost bi mogla imati primenu u digitalnim sistemima za skladištenje na kvantnom nivou.
Štaviše, spoljne čestice koje utiču na jedan elektron mogu uticati na sve elektrone u sistemu, zahvaljujući relativno dugom kvantnom zapletu. To je kao da razbijete biju u paket loptica za bilijar i sve te loptice koje putuju u istom smjeru kao odgovor – još jedno otkriće koje bi moglo biti korisno.
Iako sve ovo uključuje fiziku na vrlo visokom nivou, svako otkriće poput ovog – ove hirovite i rubne slučajeve koji se dešavaju izvan granica uobičajenih interakcija čestica – približava nas potpunom razumijevanju našeg svijeta.
„Na ovim rubovima nalazite izlaz iz kvantnih stanja materije, a ona su mnogo divlja od tri klasična stanja s kojima se susrećemo u svakodnevnom životu“, rekao je Sedrakyan.
