اكتشاف حالة كمية جديدة للمادة
- سولا سولاندرا / Shutterstock.com
يفتح آفاقًا جديدة في مجال الفيزياء الأساسية
اكتشف فريق من الباحثين الأمريكيين مرحلة كمومية جديدة للمادة ، وفتح آفاق جديدة في مجال الفيزياء الأساسية.
الإحباط الحركي
نعلم جميعًا ثلاث حالات للمادة : صلبة وسائلة وغازية. ولكن في ظل الظروف القاسية ، مثل درجات الحرارة القريبة من الصفر المطلق (-273.15 درجة مئوية) ، أو الأجسام الأصغر بكثير من ذرة مفردة ، أو حالات الطاقة المنخفضة بشكل استثنائي ، يمكن اكتشاف مراحل جديدة.
في سياق العمل المنشور في مجلة Nature ، نظر تيغران سيدراكيان وزملاؤه في جامعة ماساتشوستس في ظاهرة " الإحباط الحركي". إذا تبين أن نتيجة التفاعلات بين الجسيمات "الكلاسيكية" يمكن التنبؤ بها ، مثل كرات البلياردو ، في نظام كم "محبط" ، فإن سلوكها يصبح عشوائيًا ويبدو أنه يتحدى قوانين الفيزياء كما نعرفها.
من أجل دراسة هذه التأثيرات ، صمم الفريق "آلة إحباط": جهاز شبه موصل مكون من طبقتين تبين أن المسافة بينهما أقل من قطر الذرة. بينما تمتلئ الطبقة الأولى بإلكترونات حرة الحركة ، فإن الطبقة السفلية مليئة "بالثقوب": أماكن مشحونة إيجابياً يمكن أن تشغلها الإلكترونات المتحركة.
- صور Ezume / Shutterstock.com
من المتوقع أن تكون حركة الجسيمات مترابطة ، أي مرتبة ويمكن التنبؤ بها ، إذا كان عدد الإلكترونات والثقوب متساويًا. من خلال الإخلال بهذا التوازن ، ابتكر الباحثون نظامًا محبطًا ، مقارنة بلعبة الكراسي الموسيقية للإلكترونات ، بالإضافة إلى مرحلة جديدة تمامًا من المادة بخصائص مدهشة: الحالة اللولبية لسائل بوز.
الحالة اللولبية لسائل بوس
عن طريق تبريد المادة الكمومية في هذه الحالة اللولبية إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق ، تتجمد الإلكترونات في نمط يمكن التنبؤ به ، والجسيمات المحايدة التي تظهر عندما يتم إنشاء أزواج ثقب الإلكترون كلها تدور في اتجاه عقارب الساعة أو في الاتجاه المعاكس.
لا يمكن تغيير هذا الدوران ، حتى لو أدخل المرء مجالات مغناطيسية خارجية قوية أو إذا قام أحدهم بقصف سائل Bose في الحالة اللولبية بجزيئات أخرى. عندما يتم إدخال جسيم خارجي ، يتوقع المرء أن يطرد أحد الجسيمات من الحالة اللولبية. ومع ذلك ، نظرًا لظاهرة تُعرف باسم التشابك الكمي بعيد المدى ، يتم إسقاط جميع الجسيمات في النظام كما لو كانت قد صُدمت في وقت واحد.
وفقًا لمؤلفي الدراسة ، فإن اتجاه الدوران للحالة الجديدة قوي جدًا بحيث يمكن استخدامه لفك التشفير الكمي الخالي من الأخطاء.
المصدر:مواقع ألكترونية