Αυτοί οι φυσικοί πιστεύουν ότι έχουν παρατηρήσει μια «νέα μορφή κβαντικής ύλης».

Ένα μονωτικό υλικό παρήγαγε κβαντικές ταλαντώσεις, όπου τα ηλεκτρόνια δεν ρέουν κανονικά. Οι συγγραφείς υποθέτουν την ύπαρξη μιας μέχρι σήμερα άγνωστης μορφής σωματιδίων.

« Ρωτήσαμε, “Τι συμβαίνει;” Δεν το καταλαβαίνουμε ακόμη “, Πιστεύω σε Ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου του Πρίνστον Ο φυσικός Sanfeng Wu, επικεφαλής συγγραφέας των σημειώσεων που δημοσιεύθηκαν στις 4 Ιανουαρίου 2021 στο φύση. Αυτός και η ομάδα του πιστεύουν ότι έχουν παρατηρήσει μια κατάσταση ύλης που δεν έχει ξαναδεί, κάτι που μπορεί να υποδηλώνει την ύπαρξη ενός σωματιδίου που δεν γνωρίζαμε ακόμη.

Για να κατανοήσουμε το ενδιαφέρον για την παρατήρηση αυτών των φυσικών, είναι απαραίτητο να υπενθυμίσουμε μια σημαντική ποσοτική διάκριση. Τα μεταλλικά υλικά έχουν πολύ χαμηλή αντίσταση στην ηλεκτρική αγωγιμότητα, καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται εύκολα σε αυτά. Από την άλλη πλευρά, τα μονωτικά υλικά έχουν ισχυρή αντίσταση και τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινούνται ελεύθερα σε αυτά. Αυτό επηρεάζει τις κβαντικές ιδιότητες αυτών των υλικών.

Όταν τοποθετούμε μεταλλικά υλικά σε μαγνητικό πεδίο μειώνοντας τις θερμοκρασίες σε πολύ χαμηλά επίπεδα – ιδανικές κβαντικές συνθήκες – παρατηρούμε το φαινόμενο της κβαντικής ταλάντωσης: τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από την κλασική τους κατάσταση στην κβαντική κατάσταση, η οποία προκαλεί “κουνήματα” μέσα στη μεταλλική ουσία. Αυτό ονομάζεται κβαντική ταλάντωση. Από την άλλη πλευρά, αυτή η ταλάντωση δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί σε διηλεκτρικά υλικά, επειδή τα ηλεκτρόνια δεν έχουν χώρο για ελιγμούς εκεί, και επομένως η κατάστασή τους δεν μπορεί να εξελιχθεί προς μια κβαντική κατάσταση.

Εν ολίγοις: δεν υπάρχει κβαντική διακύμανση σε μονωτικό υλικό. Ωστόσο, αυτοί οι φυσικοί μόλις παρατήρησαν μια κβαντική ταλάντωση σε ένα μονωτικό υλικό. αυτό είναι το πρόβλημα.

Ουδέτερη κβαντική ύλη που δεν λαμβάνεται υπόψη από το πρότυπο μοντέλο

Το πείραμα περιελάμβανε μια ουσία που ονομάζεται βολφραμίου, η οποία είναι ημι-μεταλλική ουσία που γίνεται μονωτική σε συγκεκριμένα σχήματα: όταν είναι παχύ, συμπεριφέρεται σαν μέταλλο (χαμηλή αντίσταση), όταν είναι λεπτό συμπεριφέρεται σαν τέλειος μονωτής. (Υψηλή αντίσταση). Έτσι, οι επιστήμονες ξεφλούδισαν το υλικό μέχρι να πάρουν ένα μόνο στρώμα, ένα πολύ καλό αντίγραφο και στη συνέχεια το εξέθεσαν σε μαγνητικό πεδίο. Ο στόχος ήταν να μετρηθεί η μαγνητική αντίσταση του υλικού στη διηλεκτρική του μορφή, δηλαδή πώς αναπτύσσεται η αντίσταση παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου. Αλλά με την ευκαιρία αυτή, εκπληκτικά, οι συγγραφείς παρατήρησαν κβαντικές ταλαντώσεις, τις οποίες μετρούσαν σε επίπεδα που θα βρίσκονταν σε ένα μεταλλικό υλικό χαμηλής αντίστασης.

Δεν υπάρχει καμία θεωρία στο πρότυπο μοντέλο που να εξηγεί αυτό το φαινόμενο. Οι φυσικοί πίσω από αυτήν τη μελέτη πιστεύουν ότι η εξήγηση βρίσκεται στα φερμιόνια – μια κατηγορία στοιχειωδών σωματιδίων συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων – που θα ήταν ουδέτερα φορτισμένα. Οι συγγραφείς ήδη προτείνουν ότι λόγω των ισχυρών αλληλεπιδράσεων που συμβαίνουν στο μαγνητικό πεδίο, Τα ηλεκτρόνια οργανώνονται για να παράγουν αυτήν τη νέα μορφή κβαντικής ύλης Ένα ουδέτερο κβαντικό ζήτημα. Με το να μην είναι ούτε θετικά ούτε αρνητικά φορτισμένα, αυτά τα ουδέτερα φερμόνια θα μπορούν να κινούνται ελεύθερα ακόμη και σε έναν μονωτή, καθώς δεν εξαρτώνται πλέον από την ηλεκτρική αντίσταση.

Λοιπόν, μπίνγκο; Καθόλου: αυτά τα ουδέτερα φερμιόνια δεν ταιριάζουν ακόμη με το πρότυπο μοντέλο της φυσικής.

Θα ήταν λοιπόν απαραίτητο να φανταστούμε έναν μέχρι τώρα αδιανόητο τύπο κβαντικού σωματιδίου. ” Εάν οι εξηγήσεις μας είναι σωστές, παρατηρούμε μια θεμελιωδώς νέα μορφή κβαντικής ύλης. Μπορούμε τώρα να φανταστούμε έναν εντελώς νέο κβαντικό κόσμο κρυμμένο στα διηλεκτρικά. Μπορεί να μην έχουν αναγνωριστεί απλώς τις τελευταίες δεκαετίες Ο κύριος συγγραφέας Sanfeng Wu σχολίασε.

Παρ ‘όλα αυτά, η ομάδα των φυσικών παραμένει προσεκτική, θυμάται ότι αυτό είναι μόνο ένα πρώτο βήμα που πρέπει να επιβεβαιωθεί από νέες παρατηρήσεις εντός του βολφραμίου, για να κατανοήσουμε τις ιδιότητές του, και σε άλλους μονωτές, καθώς και άλλους ερευνητές σε άλλες συνθήκες. Οι επιπτώσεις της επιβεβαίωσης θα είναι σημαντικές στο πρότυπο μοντέλο της φυσικής, επομένως σήμερα είναι μόνο κερδοσκοπία που βασίζεται σε μία παρατήρηση. Ωστόσο, παραμένει συναρπαστικό και γεμάτο δυνατότητες εάν γίνει πιο ακριβές, ακόμη και αν είναι μόνο για την εγκατάσταση κωδικοποιημένων πληροφοριών σε κβαντικούς υπολογιστές.

Συνέχιση στο βίντεο