วิทยาศาสตร์

ทำลาย: สถานะใหม่ของสสารที่ตรวจพบ

ทำลาย: สถานะใหม่ของสสารที่ตรวจพบ

[ที่มาของภาพ: University of Cambridge]

ตามเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ มีการตรวจพบสถานะใหม่ทั้งหมดของสสารในวัสดุสองมิติ สถานะนี้เรียกว่าของเหลวสปินควอนตัมและทำให้อิเล็กตรอนแตกออกเป็นชิ้น ๆ สถานะใหม่ของสสารนี้เป็นเรื่องลึกลับเพราะก่อนหน้านี้เคยคิดว่าอิเล็กตรอนเป็นส่วนประกอบของธรรมชาติที่แบ่งแยกไม่ได้ รัฐใหม่นี้ได้รับการทำนายเมื่อสี่สิบปีก่อน แต่ยังไม่มีใครสังเกตเห็นจนถึงขณะนี้ ของเหลวสปินควอนตัมถูกคิดว่าซ่อนอยู่ในวัสดุแม่เหล็กบางชนิด แต่นักวิจัยไม่เคยพบเห็นมาก่อนในธรรมชาติ ทีมนักวิจัยที่ทำการค้นพบได้วัดตัวบ่งชี้แรกของอนุภาคเหล่านี้ซึ่งเรียกว่า Majorana fermions ในวัสดุที่มีลักษณะคล้ายกราฟีน

"ผลการทดลองของพวกเขาจับคู่กับแบบจำลองทางทฤษฎีหลักสำหรับของเหลวสปินควอนตัมที่เรียกว่าแบบจำลอง Kitaev ได้สำเร็จผลการวิจัยได้รับการรายงานในวารสาร วัสดุธรรมชาติ. การสังเกตคุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุดอย่างหนึ่งของพวกเขานั่นคือการแยกอิเล็กตรอนหรือการแยกตัวเป็นเศษส่วน - ในวัสดุจริงถือเป็นความก้าวหน้า เฟอร์มิออนของ Majorana ที่ได้อาจใช้เป็นส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งจะเร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปมากและจะสามารถทำการคำนวณที่ไม่สามารถทำได้อย่างอื่น "- มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

ผู้เขียนร่วมของ Knolle และ Kovrizhin นำโดยดร. Arnab Banerjee และ Dr. Stephen Nagler จาก Oak Ridge National Laboratory ในสหรัฐอเมริกาเป็นนักวิจัยที่รับผิดชอบในการดำเนินการทดลองที่นำไปสู่การค้นพบสถานะใหม่ที่ลึกลับนี้

ในวัสดุแม่เหล็กปกติอิเล็กตรอนจะทำงานเหมือนแม่เหล็กแท่งเล็ก ๆ เมื่อวัสดุนี้ถูกทำให้เย็นลงจนมีอุณหภูมิต่ำแม่เหล็กจะสั่งตัวเองเพื่อให้ขั้วแม่เหล็กทั้งหมดชี้ไปในทิศทางเดียวกัน แต่ในวัสดุที่มีสถานะของเหลวหมุนแม้ว่าวัสดุนั้นจะถูกทำให้เย็นลงจนเป็นศูนย์สัมบูรณ์แม่เหล็กขนาดเล็กก็จะไม่เรียงตัวกัน แต่กลับก่อตัวเป็นทะเลอสัณฐานที่เกิดจากความผันผวนของควอนตัม นักวิจัยใช้เทคนิคการกระจายนิวตรอนเพื่อค้นหาการดำรงอยู่ของสถานะใหม่ของสสารนี้ พวกเขาสามารถตรวจจับสถานะใหม่นี้ได้โดยสังเกตรูปแบบการกระเพื่อมที่สร้างขึ้นบนหน้าจอเมื่อวัสดุกระจัดกระจาย

[ที่มาของภาพ: วัสดุธรรมชาติ]

Dmitry Kovrizhin หนึ่งในผู้ร่วมเขียนบทความกล่าวว่าก่อนที่จะทำการทดลองเขาไม่รู้ด้วยซ้ำว่าสิ่งบ่งชี้สถานะของเหลวสปินควอนตัมจะมีลักษณะอย่างไร แต่เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์หลายคนเขาได้จัดเตรียมกรอบสมมุติฐานสำหรับการทดลองดังกล่าวโดยตั้งคำถามว่า "ฉันจะสังเกตอะไรได้หากเห็นหลักฐานของของเหลวสปินควอนตัม" การตั้งคำถามเชิงสมมุติแบบนี้ถูกใช้โดยทีมของเขาในอดีตและได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์มาก Kovrizhin กล่าวต่อไปว่า“ มันสนุกมากที่ได้มีสถานะควอนตัมแบบใหม่ที่เราไม่เคยเห็นมาก่อนมันนำเสนอความเป็นไปได้ใหม่ ๆ ในการลองสิ่งใหม่ ๆ ”

หากต้องการเร่งความเร็วของ Majorana fermion ให้ดูวิดีโอด้านล่างที่สร้างขึ้นโดยผู้ที่มีใจรัก Wikipedia ช่อง YouTube นี้เรียกว่า WikiAudio เป็นเวอร์ชันเสียงของ Wikipedia และกำลังสร้างขึ้นเพื่อช่วยให้ผู้บกพร่องทางการมองเห็นเข้าถึงประโยชน์ของ Wikipedia ผ่านเสียง:

Leah Stephens เป็นนักเขียนศิลปินนักทดลองและผู้ก่อตั้ง Into The Raw ติดตามเธอทาง Twitter หรือสื่อ

เขียนโดย Leah Stephens


ดูวิดีโอ: เคม จดเนนท 29: สถานะของสาร (ธันวาคม 2021).