|  | 18 апреля 2016 | Новости науки и техники

Ученые обнаружили новое состояние материи, проявляющееся в двумерных материалах

Квантовое состояние материи


Международная группа исследователей, в состав которой входили исследователи из Кембриджского университета, обнаружила доказательства существования необычного и загадочного состояния материи, проявляющегося в материале одноатомной толщины. Это состояние, известное под названием квантовой спиновой жидкости, было предсказано в теории в 1973 году, а первые проявления материи, находящейся в этом состоянии внутри обычных неплоских материалов были получены экспериментальным путем в 2012 году. Появление квантовой спиновой жидкости обуславливается "жидким" поведением спинов (моментов вращения) частиц, и ученые считают, что в материи, находящееся в таком состоянии, электроны, считавшиеся ранее неделимыми частицами, расщепляются на меньшие части.

Исследовательская группа использовала двухмерный материал, структура которого напоминает структуру графена. И, при помощи некоторых уловок, в этом материале были зарегистрированы четкие подписи присутствия так называемых майорановских фермионов. Результаты этого эксперимента, объединенные с некоторыми основными квантовыми теориями, указывают на присутствие квантовой спиновой жидкости, соответствующей теоретической модели Китаева.

В среде обычного магнитного материала электроны ведут себя подобно крошечным магнитам. Когда такие материала охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю, направления всех "электронных магнитов" упорядочиваются и указывают в одном направлении. В материале, содержащем квантовую спиновую жидкость, даже при охлаждении, направления магнитных моментов не выравниваются и это обуславливается влиянием квантовых колебаний.

В экспериментах, которые проводились при участии ученых из Национальной лаборатории Ок-Ридж, ученые использовали технологии рассеивания нейтронов для получения данных о фракционализации электронов в двухмерных кристаллах хлорида рутения (RuCl3). Этот метод заключается в исследовании магнитных свойств кристаллов путем их "освещения" потоком нейтронов и регистрации ряби, подобной интерференционной ряби, которую создают на поверхности датчика отклонившиеся от своего пути нейтроны.

Обычный магнитный материал оставил бы на поверхности датчика маленькое пятно от нейтронов с четкими границами. Однако, наличие квантовой спиновой жидкости и майорановских фермионов в материале приводит к рассеиванию нейтронного луча. Именно это зарегистрировали ученые и полученные ими результаты отлично вписываются в существующие теоретические модели, что можно считать достаточно убедительным доказательство факта существования квантовой спиновой жидкости в двумерных материалах.

Наблюдение весьма интригующего явления раскола электронов, называемого фракционализацией, в реальном двумерном материале может стать основой для технологий генерации и практического использования майорановских фермионов. Эти квазичастицы, состоящие из "обломков" электронов в данном случае, могут стать основой квантовых компьютеров, квантовых коммуникационных устройств и других технологий, которые невозможно реализовать другими путями.

"Это является важным шагом к пониманию нами природы квантовой материи" - пишут исследователи, - "И наблюдение за материей, находящейся в новом квантовом состоянии - это не просто забава, это дает нам в руки массу возможностей и массу новых технологий".




Ключевые слова:
Материя, Состояние, Квантовая, Спин, Жидкость, Электрон, Фракционализация, Расщепление, Майорановский, Фермион

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Использование нейтронов позволило ученым обнаружить "неуловимое" амплитуд ...
  • Ученые обнаружили квантовый аналог жидких кристаллов
  • Ученые обнаружили новую форму магнетизма
  • Неуловимые квазичастицы, майорановские фермионы, скрываются внутри холодных ...
  • Новая технология позволяет наблюдать квантовые явления невооруженным взгляд ...




  • 18 апреля 2016 07:15
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3785
    Квазичастицы из "обломков" электронов - что-то очень слабо в такое верится


    --------------------
        
    18 апреля 2016 08:32
    #2 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 167
    FomaNeverujuwij, я надеялся, что последует объяснение пассажу об обломках электронов, но нет, догадывайтесь сами. Предполагаю, что речь идет об изменении волновых свойств электронов в материале
        
    18 апреля 2016 10:51
    #3 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    речь идет об изменении волновых свойств электронов в материале

    Ну вот, уже и электронов не осталось, одни лишь волновые свойства...
        
    18 апреля 2016 11:14
    #4 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1017
    Это же сколько тепловой энергии должно излучаться раз происходит распад заряженной частицы на "обломки"? Очень туманное объяснение, ждем конкретики...


    --------------------
        
    18 апреля 2016 12:30
    #5 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 246
    Цитата: FomaNeverujuwij
    Квазичастицы из "обломков" электронов - что-то очень слабо в такое верится


    И зря... Это вполне реально. Электрон в нашем понимании, вероятно, на самом деле является облаком частиц планковских размеров со свойствами, идентичными электронным. Ну а если точней это облако состоит из смеси различных частиц с преобладанием "электронных". По поводу майорановских частиц - их должно быть 8 шт, если я не ошибаюсь.

    Цитата: beany85
    Это же сколько тепловой энергии должно излучаться раз происходит распад заряженной частицы на "обломки"? Очень туманное объяснение, ждем конкретики...


    А почему Вы думаете что они должны распадаться? Они в таком "облачном" состоянии всегда находятся. Мы ведь можем взгянуть на небо и сказать, вот облако примерно такого размер (радиуса). А на самом деле нах нам нужен радиус облака? И мы прекрасно знаем что облако это не цельное образование. И ещё в точку: Вопрос: Как нaзываетcя вoдa в жидкoм соcтoянии? (Паp, Вoдa, Лeд) lol
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.