Εκπληκτικά κβαντικά γεγονότα που βρέθηκαν σε μονωτές-ημιτονοειδείς ώρες

Εκπληκτικά κβαντικά γεγονότα που βρέθηκαν σε μονωτές-ημιτονοειδείς ώρες

Παραδόξως εντελώς απροσδόκητα κβαντικά φαινόμενα παρατηρήθηκαν σε έναν μονωτή κατασκευασμένο από ένα υλικό που ονομάζεται βολφραμίου detaluride. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως κβαντική δόνηση, πιστεύεται ότι παρατηρείται μόνο σε μέταλλα.

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο τελευταίο τεύχος του διεθνούς περιοδικού Nature από φυσικούς στο Πανεπιστήμιο του Princeton στις Ηνωμένες Πολιτείες, προσελκύουν την προσοχή επειδή υπονοούν την ύπαρξη ενός εντελώς νέου τύπου κβαντικού σωματιδίου.

“Εάν η εξήγησή μας είναι σωστή, εξετάζουμε μια νέα μορφή κβαντικής ύλης”, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας, Sanfeng Wu, καθηγητής του τμήματος φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον. Δεν έχουμε προσδιορίσει τον κόσμο. “

Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι οι κβαντικές δονήσεις, που έχουν βρεθεί μόνο σε μέταλλα, έχουν επίσης βρεθεί σε μονωτές. Σχεδιάστηκε από τον Kai Fu για το Prin Image Woo Lab (Πανεπιστήμιο Princeton)

Τα κβαντικά δονητικά φαινόμενα θεωρούνται από καιρό ένα διακριτικό χαρακτηριστικό των μετάλλων και των μονωτών. Στα μέταλλα, τα ηλεκτρόνια έχουν υψηλή αγωγιμότητα και χαμηλή αντίσταση στην ηλεκτρική αγωγιμότητα. Πριν από σχεδόν έναν αιώνα, οι επιστήμονες πίστευαν ότι ένα μαγνητικό πεδίο σε συνδυασμό με πολύ χαμηλές θερμοκρασίες θα μπορούσε να προκαλέσει τη δόνηση της αντίστασης των μετάλλων αλλάζοντας από μια «κλασική» κατάσταση σε μια ηλεκτρονική κατάσταση.

Ωστόσο, στον μονωτή, αντίθετα, τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινούνται και η αντίσταση είναι πολύ υψηλή, έτσι υποτίθεται ότι οι κβαντικές δονήσεις δεν θα συμβούν ανεξάρτητα από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου.

Μονωτής, αλλά με κβαντικές ιδιότητες μετάλλου

Η ανακάλυψη συνέβη ενώ οι ερευνητές δούλευαν σε ένα υλικό που ονομάζεται βολφραμινοαμουλουρίνη. Χρησιμοποίησαν ταινία Scotch για να απελευθερώσουν το βολφραμίου σε ατομικά λεπτά στρώματα. Το παχύ αντιαλλουρίδιο βολφραμίου δρα σαν μέταλλο, αλλά μόλις μετατραπεί σε λεπτό στρώμα, γίνεται πολύ ισχυρός μονωτής.

READ  Η σημασία της Επιστήμης και της Τεχνολογίας - Jornal da USP #jornaldausp

Οι ερευνητές μέτρησαν την αντίσταση ενός λεπτού απλού στρώματος του βολφραμίου detaluride. Ωστόσο, παρόλο που η αντίσταση του μονωτή αυξήθηκε σημαντικά λόγω της αύξησης του μαγνητικού πεδίου, άρχισε να δονείται όταν αλλάζει στην κβαντική κατάσταση. Στην πραγματικότητα, αυτό το υλικό είναι πολύ ισχυρός μονωτής, αλλά έχει πολλές ειδικές κβαντικές ιδιότητες μετάλλων.

Υπέρ Ο Σανφένγκ Γου είπε, «Εκείνη την εποχή, ήμασταν όλοι έκπληκτοι να ρωτήσουμε« Τι συμβαίνει; ». Προς το παρόν δεν υπάρχει θεωρία που να μπορεί να εξηγήσει αυτό το φαινόμενο και δεν το κατανοούμε πλήρως. “

a

Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Princeton πραγματοποίησαν αυτήν τη μελέτη. Το δεύτερο άτομο από τα αριστερά είναι ο καθηγητής Sanfeng Wu. C φωτογραφία από τον Rick Soden (Πανεπιστήμιο του Πρίνστον)

Ωστόσο, ο καθηγητής Η ομάδα του Σαν Φενγκ Γου παρουσίασε μια υπόθεση για το γιατί το συμβάν συνέβη στους μονωτές. Λόγω των πολύ ισχυρών αλληλεπιδράσεων, τα ηλεκτρόνια οργανώνονται για να παράγουν νέους τύπους κβαντικής ύλης.

Αλλά δεν είναι πλέον το ηλεκτρόνιο που δονείται τελικά. Έτσι, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι τα νέα σωματίδια, «ουδέτερα φερόνια», δημιουργήθηκαν από ηλεκτρόνια που αλληλεπιδρούν έντονα και έπαιξαν ρόλο στη δημιουργία αυτών των αξιοσημείωτων κβαντικών επιδράσεων.

Το Fermion αναφέρεται σε ένα σωματίδιο που ακολουθεί τη στατιστική Fermi-Dirac, και ουσιαστικά καλύπτονται όλα τα βασικά σωματίδια που αποτελούν τη συνήθη ύλη γύρω μας. Με άλλα λόγια, τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια που αποτελούν ένα άτομο είναι επίσης κουάρκ και λεπτόνια του τυπικού μοντέλου.

Αυτή η αναζήτηση είναι απλώς ένα σημείο εκκίνησης

Ωστόσο, τα φορτισμένα κλάσματα σε κβαντικά υλικά μπορούν να είναι αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια ή θετικά φορτισμένες οπές που ευθύνονται για την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Μια τρύπα είναι μια τρύπα στην οποία τα ηλεκτρόνια συνδέονται μεταξύ των ατόμων ενός μονωτή ή ημιαγωγού, η οποία λαμβάνει ενέργεια από το εξωτερικό και κινείται σε υψηλότερη κατάσταση, αφήνοντας τους υπόλοιπους δεσμούς. Λειτουργεί σαν ένα ελεύθερο σωματίδιο με θετικό φορτίο. Φόρος.

Με άλλα λόγια, οι ηλεκτρικοί μονωτές δεν μπορούν να κινούνται ελεύθερα φορτισμένα φερόνια, αλλά ουδέτερα σωματίδια που δεν είναι ούτε αρνητικά ούτε θετικά μπορούν θεωρητικά να υπάρχουν και να κινούνται στον μονωτή.

Τα αποτελέσματα της μελέτης συν-συγγραφέα από τον Δρ. Ο Fangji Wang δήλωσε, “Τα πειραματικά μας αποτελέσματα έρχονται σε αντίθεση με όλες τις υπάρχουσες θεωρίες με βάση τη φορτισμένη τροχιά, αλλά μπορούν να εξηγηθούν παρουσία ουδέτερων φορτισμένων δορυφόρων.”

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Princeton σκοπεύουν να μελετήσουν περαιτέρω τις κβαντικές ιδιότητες του βολφραμίου detaluride στο μέλλον. Συγκεκριμένα, δήλωσαν ότι θα επικυρώσουν την υπόθεσή τους σχετικά με την ύπαρξη ενός νέου κβαντικού σωματιδίου.

“Αυτή η ανακάλυψη είναι μόνο ένα σημείο εκκίνησης”, Proc. Ο Σανφένγκ Γου είπε. Εάν η υπόθεσή μας είναι σωστή, στο μέλλον οι επιστήμονες θα ανακαλύψουν άλλους μονωτές με εκπληκτικές ποσότητες ιδιοτήτων.

“Υπάρχει η πιθανότητα να χρησιμοποιηθεί ένα ουδέτερο φερμόνιο για την κωδικοποίηση χρήσιμων πληροφοριών στο κβαντικό υπολογισμό στο μέλλον”, είπε, “αλλά εξακολουθούμε να δυσκολευόμαστε να κατανοήσουμε τα κβαντικά φαινόμενα, τόσο βασικές ανακαλύψεις Πρέπει να γίνει. “

(5) 4 ()

We will be happy to hear your thoughts

Leave a reply

Vidcase