علم

الانهيار: اكتشاف حالة جديدة للمادة

الانهيار: اكتشاف حالة جديدة للمادة

[مصدر الصورة: جامعة كامبريدج]

وفقًا لموقع جامعة كامبردج ، تم اكتشاف حالة جديدة تمامًا من المادة في مادة ثنائية الأبعاد. تُعرف الحالة باسم سائل الدوران الكمي وتتسبب في تكسير الإلكترونات إلى قطع. هذه الحالة الجديدة للمادة غامضة لأنه كان يعتقد سابقًا أن الإلكترونات هي لبنات بناء غير قابلة للتجزئة في الطبيعة. تم التنبؤ بهذه الحالة الجديدة قبل أربعين عامًا ولكن لم يتم ملاحظتها حتى الآن. كان يُعتقد أن سوائل الدوران الكمومية تختبئ في مواد مغناطيسية معينة ولكن لم يسبق للباحثين رؤيتها من قبل في الطبيعة. قام فريق الباحثين الذين توصلوا بهذا الاكتشاف بقياس المؤشرات الأولى لهذه الجسيمات ، والمعروفة باسم Majorana fermions ، في مادة تشبه الجرافين.

"تطابق نتائجهم التجريبية بنجاح مع أحد النماذج النظرية الرئيسية لسائل الدوران الكمي ، المعروف باسم نموذج Kitaev. تم الإبلاغ عن النتائج في المجلة مواد الطبيعة. تعتبر ملاحظة إحدى أكثر خصائصها إثارة للاهتمام - تقسيم الإلكترون ، أو التجزئة - في المواد الحقيقية اختراقًا. يمكن استخدام فرميونات ماجورانا الناتجة كوحدات بناء لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، والتي ستكون أسرع بكثير من أجهزة الكمبيوتر التقليدية وستكون قادرة على إجراء حسابات لا يمكن إجراؤها بطريقة أخرى. "- جامعة كامبريدج

كان مؤلفو Knolle و Kovrizhin ، بقيادة الدكتور Arnab Banerjee والدكتور Stephen Nagler من مختبر أوك ريدج الوطني في الولايات المتحدة ، باحثين مسؤولين عن تنفيذ التجارب التي أدت إلى اكتشاف هذه الحالة الجديدة الغامضة للمادة.

في المواد المغناطيسية العادية ، تتصرف الإلكترونات مثل مغناطيس قضيب صغير. عندما يتم تبريد هذه المادة إلى درجة حرارة منخفضة ، سترتب المغناطيسات نفسها بحيث تشير جميع الأقطاب المغناطيسية في نفس الاتجاه. ولكن في مادة تحتوي على حالة سائلة تدور ، حتى لو تم تبريد هذه المادة إلى الصفر المطلق ، فإن المغناطيسات الصغيرة لا تتماشى. وبدلاً من ذلك ، فإنها تشكل بحرًا غير متبلور ناتج عن التقلبات الكمية. استخدم الباحثون تقنيات التشتت النيوتروني لتحديد وجود هذه الحالة الجديدة للمادة. كانوا قادرين على اكتشاف هذه الحالة الجديدة من خلال ملاحظة نمط التموج الذي تم إنشاؤه على الشاشة عندما كانت المادة مبعثرة.

[مصدر الصورة: مواد الطبيعة]

قال أحد المؤلفين المشاركين في البحث ، الدكتور ديمتري كوفريجين ، إنه قبل إجراء التجارب ، لم يكن يعرف حتى كيف ستبدو مؤشرات الحالة السائلة المغزلية الكمومية. ولكن ، مثل العديد من العلماء ، قدم الإطار الافتراضي لمثل هذه التجربة من خلال طرح السؤال ، "ما الذي سألاحظه إذا رأيت دليلًا على وجود سائل الدوران الكمي؟" استخدم فريقه هذا النوع من الأسئلة الافتراضية في الماضي وأثبت أنه مفيد جدًا. تابع كوفريجين قائلاً ، "من الممتع أن يكون لدينا حالة كمومية جديدة أخرى لم نرها من قبل - إنها تقدم لنا إمكانيات جديدة لتجربة أشياء جديدة."

للحصول على السرعة في Majorana fermion ، شاهد الفيديو أدناه الذي تم إنشاؤه بواسطة الأشخاص المهتمين بـ Wikipedia. قناة YouTube هذه ، المسماة WikiAudio ، هي النسخة الصوتية من Wikipedia ، ويتم إنشاؤها بغرض مساعدة ضعاف البصر في الوصول إلى مزايا ويكيبيديا عبر الصوت:

ليا ستيفنز هي كاتبة وفنانة ومُختبِرة ومؤسِّسة Into The Raw. تابعها على Twitter أو Medium.

بقلم ليا ستيفنس


شاهد الفيديو: الصف السابع العلوم ما الخصائص الفيزيائية لکل من المواد الصلبة والسائلة والغازية 1 (ديسمبر 2021).