Kvanttiturhautumista etsien

Fyysikko Andrea Bianchi on havainnut "kvanttispinnestemäisen" tilan laboratoriossa luodussa magneettisessa materiaalissa.

Kovin usein ei törmätä uuteen aineen tilaan kvanttifysiikassa, tieteenalalla, joka on omistettu atomien ja subatomisten hiukkasten käyttäytymisen kuvaamiseen niiden ominaisuuksien selvittämiseksi.

Kuitenkin juuri näin on tehnyt kansainvälinen tutkijaryhmä, johon kuuluvat Montrealin yliopiston fysiikan professori Andrea Bianchi sekä hänen opiskelijansa Avner Fitterman ja Jérémi Dudemaine.

Tiedejulkaisussaan tutkijat dokumentoivat "kvanttispinnesteen perustilan" Bianchin laboratoriossa luodussa magneettisessa materiaalissa: Ce2Zr2O7. Se on kuin neste, joka on lukittu erittäin kylmän kiinteän aineen sisään.

Joissakin materiaaleissa spinin käyttäytyminen johtaa epäjärjestyneeseen rakenteeseen, joka on samanlainen kuin nesteen molekyylit, mistä johtuu ilmaus "spinneste". Spinnesteiden pääominaisuus on, että ne pysyvät epäjärjestyneinä jopa jäähdytettäessä absoluuttiseen nollaan (-273 °C).

Ce2Zr2O7 on ceriumpohjainen materiaali, jolla on magneettisia ominaisuuksia. "Tämän yhdisteen olemassaolo tiedettiin", Bianchi sanoo.

Tutkijoiden läpimurto oli luoda se ainutlaatuisen puhtaassa muodossa, jossa esiintyy lähes täydellinen kolmiomainen atomijärjestely, joka mahdollisti luoda magneettista turhautumista Ce2Zr2O7:ssä.

Kansainvälisissä alan huippuyksiköissä tehdyt mittaukset osoittivat, että materiaali käyttäytyy kuin todellinen spinneste matalissa lämpötiloissa.

Vahvistettuaan nämä havainnot tietokonesimulaatioilla, ryhmä päätteli, että he todellakin todistavat ennennäkemättömän kvanttitilan.

"Uuden aineen kvanttitilan tunnistaminen on jokaisen fyysikon unelma", sanoi Bianchi. ”Materiaalimme on vallankumouksellinen, koska olemme ensimmäiset, jotka osoittavat, että se voi todellakin esiintyä spinnesteenä. Tämä löytö voisi avata oven uusille lähestymistavoille kvanttitietokoneiden suunnittelussa.

Nanobitteja -sivuston uusin katsausartikkeli kuvailee magnetismin turhautuneita ja nanotasoisia ilmiöitä.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttispinneste ja raskaita fermioneja

Uutta puhtia magnetismiin