Години наред учениците научават, че има четири наблюдавани състояния на материята: твърди вещества, течности, газове и плазма. Но благодарение на работата на физиците от Университета в Кеймбридж и Националната лаборатория Оук Ридж, учебниците по наука може да се наложи да бъдат актуализирани с напълно нова фаза на материята: „квантова спинова течност“.
Свързано съдържание
- Търсенето на неуловими неутрино в Антарктида генерира огромни количества данни
След десетилетия на издирване изследователите откриха първата част от наблюдаеми доказателства за неуловимото състояние, документирани наскоро в Nature Materials. Ето три неща, които трябва да знаете за квантовата спинова течност:
Всъщност не е течност
"Течността" в "квантовата спинова течност" е почти погрешно. За разлика от познатите течности като вода, тук думата всъщност се отнася до това как се държат електроните при определени редки обстоятелства. Всички електрони имат свойство, известно като спин и могат да се въртят нагоре или надолу. По принцип, когато температурата на материала се охлажда, неговите електрони са склонни да започнат да се въртят в същата посока. За материали в квантово спинно течно състояние обаче електроните никога не се изравняват. Всъщност те стават все по-неуредични, дори при температури от абсолютна нула, съобщава Fiona MacDonald за Science Alert . Именно тази хаотична, течаща природа подтикна физиците да опишат състоянието като "течно".
Това прави, че електроните изглежда се разделят
Всеки атом във Вселената е изграден от три частици: протони, електрони и неутрони. Докато физиците откриват, че протоните и неутроните са съставени от още по-малки частици, наречени кварки, засега електроните са били неделими. Въпреки това, преди около 40 години теоретичните физици предположиха, че при определени обстоятелства може да изглежда, че електроните на определени материали се разделят на квазичастици, наречени „майорана фермиони“, пише Софи Бушвик за Popular Science .
Сега електроните всъщност не се разпадат, а действат така, сякаш го правят. Но това, което наистина е странно при фержоните от майорана е, че те могат да си взаимодействат помежду си на квантово ниво, сякаш всъщност са частици. Това странно свойство е това, което дава на квантовите центрофугиращи течности техните неупотребими свойства, тъй като взаимодействията между фермерите от майорана не позволяват да се утаи в подредена структура, пише Бушвик.
За разлика от това как молекулите на водата се подреждат, докато замръзва до лед, охлаждането на квантовата течност за спин не води до намаляване на разстройството.
Квантовите течности могат да помогнат за разработването на квантови компютри
Колкото и мощни да са съвременните компютри, всичките им операции се свеждат до кодиране на информация като поредици от нули и такива. От друга страна, квантовите компютри теоретично биха могли да бъдат значително по-мощни чрез кодиране на информация, използвайки субатомни частици, които могат да се въртят в много посоки. Това би могло да позволи на квантовите компютри да изпълняват няколко операции едновременно, което ги прави експоненциално по-бързи от нормалните компютри. Според авторите на изследването фермионите от майорана един ден могат да бъдат използвани като градивни елементи на квантовите компютри, като се използват диво въртящите се квазичастици за извършване на всевъзможни бързи изчисления. Въпреки че това все още е много теоретична идея, възможностите за бъдещи експерименти са вълнуващи.
