Ani de zile, studenții au aflat că există patru stări ale materiei observabile: solide, lichide, gaze și plasmă. Dar, datorită muncii fizicienilor de la Universitatea din Cambridge și a Laboratorului Național Oak Ridge, manualele științifice ar putea fi nevoite să fie actualizate cu o nouă fază a materiei: „lichid cuantic de spin”.
Continut Asemanator
- Căutarea de neutroni evazivi în Antarctica generează cantități masive de date
După zeci de ani de căutare, cercetătorii au descoperit prima probă observabilă pentru starea evazivă, documentată recent în Nature Materials. Iată trei lucruri de știut despre lichidul cursat cursat:
Nu este chiar un lichid
„Lichidul” din „lichidul cursat cuantic” este aproape un nume greșit. Spre deosebire de lichidele familiare precum apa, aici cuvântul se referă de fapt la modul în care se comportă electronii în anumite circumstanțe rare. Toți electronii au o proprietate cunoscută sub numele de rotire și pot roti în sus sau în jos. În general, pe măsură ce temperatura unui material se răcește, electronii săi tind să înceapă să se rotească în aceeași direcție. Cu toate acestea, pentru materialele aflate într-o stare lichidă cu spin rotativ, electronii nu se aliniază niciodată. De fapt, acestea devin din ce în ce mai dezordonate, chiar și la temperaturi de zero absolute, relatează Fiona MacDonald pentru Science Alert . Această natură haotică, curgătoare, a determinat fizicienii să descrie starea de „lichid”.
Face ca electronii să pară despărțiți
Fiecare atom din univers este format din trei particule: protoni, electroni și neutroni. În timp ce fizicienii au descoperit că protonii și neutronii sunt compuși din particule chiar mai mici numite quark, până acum s-a găsit că electronii sunt indivizi. Cu toate acestea, în urmă cu aproximativ 40 de ani, fizicienii teoretici au emis ipoteza că, în anumite circumstanțe, electronii anumitor materiale pot părea împărțiți în cvasiparticule numite „fermii Majorana”, scrie Sophie Bushwick pentru Popular Science .
Acum, electronii nu se despart, ci acționează ca și cum ar fi. Dar ceea ce este cu adevărat ciudat în legătură cu fermionii Majorana este faptul că aceștia pot interacționa unul cu celălalt la nivel cuantic ca și cum ar fi de fapt particule. Această proprietate ciudată este ceea ce oferă lichidelor cu spin cuantice proprietățile lor dezordonate, întrucât interacțiunile dintre fermionii Majorana îl împiedică să se stabilească într-o structură ordonată, scrie Bushwick.
Spre deosebire de modul în care moleculele de apă devin ordonate pe măsură ce îngheață la gheață, răcirea lichidului cursat cu spin nu duce la nicio reducere a tulburărilor.
Lichidele cu spin rotativ ar putea ajuta la dezvoltarea computerelor cuantice
Oricât de puternice pot fi computerele moderne, toate operațiunile lor se reduc până la codificarea informațiilor ca secvențe de zero și altele. Calculatoarele cuantice, pe de altă parte, ar putea fi teoretic mult mai puternice prin codificarea informațiilor folosind particule subatomice care se pot roti în mai multe direcții. Acest lucru ar putea permite calculatoarelor cuantice să ruleze mai multe operații în același timp, ceea ce le face exponențial mai rapide decât computerele normale. Potrivit autorilor studiului, fermioanele Majorana ar putea fi folosite într-o zi ca blocuri de calcul ale calculatoarelor cuantice, folosind cvasiparticule care se învârtesc sălbatic pentru a efectua tot felul de calcule rapide. Deși aceasta este încă o idee foarte teoretică, posibilitățile pentru experimente viitoare sunt captivante.
