Študenti že leta spoznavajo, da obstajajo štiri opazovana stanja snovi: trdne snovi, tekočine, plini in plazma. Toda zaradi dela fizikov z univerze v Cambridgeu in Nacionalnega laboratorija Oak Ridge bo morda treba znanstvene učbenike posodobiti s povsem novo fazo snovi: "kvantno spino tekočine."
Sorodne vsebine
- Iskanje neučinkovitih nevtrinov na Antarktiki ustvari ogromno količino podatkov
Po desetletjih iskanja so raziskovalci odkrili prvi del opaznih dokazov za nedostopno stanje, ki so bili nedavno dokumentirani v Nature Materials. V zvezi s kvantno tekočino je treba vedeti tri stvari:
V resnici ni tekočina
"Tekočina" v "kvantni tekočini" je skoraj napačna različica. Za razliko od poznanih tekočin, kot je voda, se tukaj beseda dejansko nanaša na to, kako se obnašajo elektroni v nekaterih redkih okoliščinah. Vsi elektroni imajo lastnost, znano kot spin in se lahko vrtijo navzgor ali navzdol. Na splošno se temperatura materiala, ko se temperatura hladi, začne vrteti v isto smer. Vendar se pri materialih v kvantnem spiralnem tekočem stanju elektroni nikoli ne poravnajo. Pravzaprav postajajo vse bolj neurejeni, tudi pri temperaturah absolutne ničle, poroča Fiona MacDonald za Science Alert . Ta kaotična, pretočna narava je spodbudila fizike, da so stanje opisali kot "tekoče."
Zaradi tega se zdi, da se elektroni ločijo
Vsak atom v vesolju je sestavljen iz treh delcev: protonov, elektronov in nevtronov. Medtem ko so fiziki ugotovili, da so protoni in nevtroni sestavljeni iz še manjših delcev, imenovanih kvarki, so doslej ugotovili, da so elektroni nedeljivi. Vendar pa je pred približno 40 leti teoretični fiziki domnevali, da se pod določenimi pogoji lahko zdi, da se elektroni nekaterih materialov razcepijo na navidezne delce, imenovane "majoranski fermioni", Sophie Bushwick piše za Popular Science .
Zdaj se elektroni v resnici ne razidejo, ampak delujejo, kot da se. A kar je resnično čudno pri fermentih Majorane, je, da lahko med seboj na kvantni ravni medsebojno delujejo, kot da so dejansko delci. Ta nenavadna lastnost daje kvantnim tekočinam zavrtine njihove neurejene lastnosti, saj medsebojni vplivi fermentarov majorane preprečujejo, da bi se naselil v urejeno strukturo, piše Bushwick.
Za razliko od tega, kako molekule vode postanejo urejene, ko zmrzne v led, ohlajanje kvantne spinske tekočine ne vodi do zmanjšanja motnje.
Kvantne spinske tekočine bi lahko pomagale pri razvoju kvantnih računalnikov
Tako zmogljivi, kot so sodobni računalniki, se lahko vsi njihovi postopki zmanjšajo na kodiranje informacij kot zaporedje ničel in enačb. Na drugi strani bi lahko kvantni računalniki teoretično postali veliko močnejši s kodiranjem informacij z uporabo subatomskih delcev, ki se lahko vrtijo v več smereh. To bi lahko kvantnim računalnikom omogočilo izvajanje več operacij hkrati, zaradi česar so eksponentno hitrejši od običajnih računalnikov. Kot trdijo avtorji študije, bi bilo mogoče majoranske fermione nekega dne uporabiti kot gradnike kvantnih računalnikov z uporabo divje vrtečih se kvazipartikel za izvajanje vseh vrst hitrih izračunov. Čeprav je to še vedno zelo teoretska ideja, so možnosti za prihodnje poskuse navdušujoče.
