Категории: Новости

Физики открывают новое состояние материи, скрытое в квантовом мире

Вы знакомы с состояниями материи, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, такими как твердое тело, жидкость и газ, но в более экзотических и экстремальных условиях могут возникнуть новые состояния, и ученые из США и Китая обнаружили одно из них ранее в этом году. .

Они называют это состояние киральной бозе-жидкости, и, как и в случае с каждым новым расположением частиц, которое мы обнаруживаем, оно может рассказать нам больше о структуре и механизмах Вселенной вокруг нас – и в в частности, в сверхмалом квантовом масштабе.

Состояния материи описывают, как частицы могут взаимодействовать друг с другом, порождая структуры и различные способы поведения. Зафиксируйте атомы на месте, и вы получите твердое тело. Позвольте им течь, у вас есть жидкость или газ. Разделив заряженные партнерства, вы получите плазму.

Квантовый ландшафт предоставляет частицам еще более странные способы взаимодействия, позволяя проявлять уникальное поведение, которое лучше всего описать с точки зрения возможностей и энергии.

Исследователи открыл новое состояние через расстроенную квантовую систему. Проще говоря, это система со встроенными ограничениями, которые не позволяют частицам взаимодействовать обычным образом (отсюда и разочарование).

Эти ограничения – и возникающее в результате разочарование – могут привести к захватывающим результатам для ученых. Здесь исследователи сосредоточились на электронах и использовали аналогию с игрой-вечеринкой, чтобы объяснить происходящее.

«Это похоже на игру в музыкальные стулья, призванную расстроить электроны», — сказал физик-теоретик конденсированного состояния Тигран Седракян. из Массачусетского университета в Амхерсте.

«Вместо того, чтобы у каждого электрона был один стул, теперь они должны карабкаться и иметь много возможностей там, где они сидят».

Исследователи системы В итоге получилось полупроводниковое устройство с двумя слоями: верхний слой, богатый электронами, и нижний слой со множеством отверстий, в которые электроны могли естественным образом проникнуть. Поворот? Для всех электронов не хватит дырок.

Иллюстрация полосы рва — типа разрушенной системы, созданной учеными. (Тигран Седракян)

Хотя такую ​​систему по-прежнему трудно наблюдать, команда использовала сверхсильное магнитное поле, чтобы измерить, как движутся электроны, обнаружив первое свидетельство существования новой киральной бозе -жидкое состояние.

«На краю полупроводникового бислоя электроны и дырки движутся с одинаковыми скоростями», — сказал физик Линцзе Ду из Нанкинского университета в Китае.

«Это приводит к тому, что к спиральному транспорту, который может дополнительно модулироваться внешними магнитными полями, поскольку электронные и дырочные каналы постепенно разделяются под действием более сильных полей».

Это новое состояние выявило некоторые довольно интересные свойства. Например, электроны застынут в предсказуемой структуре и фиксированном направлении вращения при абсолютном нуле, и им не смогут помешать другие частицы или магнитные поля. Эта стабильность может найти применение в цифровых системах хранения данных на квантовом уровне.

Более того, внешние частицы, воздействующие на один электрон, могут влиять на все электроны в системе благодаря относительно дальнодействующей квантовой запутанности. Это все равно, что разбить биток о пачку бильярдных шаров, и все эти шары в ответ полетят в одном направлении – еще одно открытие, которое может быть полезным.

Хотя все это требует физики очень высокого уровня, каждое открытие вот такие причуды и крайние случаи, которые происходят за пределами обычных взаимодействий частиц, приближают нас к полному пониманию нашего мира.

«Вы находите квантовые состояния материи далеко за пределами этих границ, и они гораздо более дикие, чем три классических состояния, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни», — сказал Седракян.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Версия этой статьи впервые опубликовано в июне 2023 года.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Соседка нашей Галактики потенциально разорван его большим братом

Команда исследователей из Университета Нагоя обнаружила доказательства того, что маленькое магеллановое облако потенциально разрывается гравитационными…

15.04.2025

Есть что -то особенное в метеорах, которые сталкиваются с землей

Многое из того, что ученые знают о ранней солнечной системе, исходит от метеоритов-древних пород, которые…

15.04.2025

Поразительные доказательства дисбаланса воды на луне намекают на столкновение

Распределение воды внутри Луны, по-видимому, несколько однобокое. Поверхности двух полушарий Луны заметно отличаются друг от…

14.04.2025

Триллионт второй камеры затвора, защелкивает хаос в действии

Чтобы сфотографироваться, лучшие цифровые камеры на рынке открывают свой затвор. -0.45px; "> В 2023 году…

13.04.2025

Пробуждение дикого поведения Черной дыры заставляет астрономы озадаченными

Супермассивная черная дыра, 300 миллионов легких лет, на расстоянии астрофизиков в тупике. -> Это само…

12.04.2025

Крошечный кусок мозга мыши наконец -то был нанесен на карту в деталях,

Попытка понять сложность мозга немного похожа на попытку понять обширность пространства-она выходит далеко за рамки…

11.04.2025