دانشمندان موفق به کشف حالت جدیدی از ماده در دنیای کوانتومی شدند که در آن الکترون‌ها تغییراتی قابل پیش‌بینی از خود نشان می‌دهند.
کشف حالت جدیدی از ماده در دنیای کوانتومی توسط دانشمندان در یک آزمایش جدید محقق شد که در آن الکترون‌ها تغییرات قابل پیش‌بینی و بسیار جالبی از خود نشان می‌دهند. جالب است بدانید که این ماده‌ها در دمای صفر مطلق جهت چرخش ثابت منجمد می‌شوند و ذرات دیگر یا میدان‌های مغناطیسی نمی‌توانند با آنها تداخل داشته باشند. دانشمندان عنوان می‌کنند که از این حالت جدید می‌توان در سیستم‌های ذخیره‌سازی دیجیتال در سطح کوانتومی استفاده کرد.
بیشتر بخوانید: دانشمندان: موجودات فضایی از سیاهچاله‌ها به عنوان رایانه کوانتومی استفاده می‌کنند!
کشف حالت جدیدی از ماده در دنیای کوانتومی
دانشمندان در یک آزمایش عجیب توانسته‌اند حالت جدیدی از ماده را کشف کنند که در آن الکترون‌ها می‌توانند تغییرات قابل پیش‌بینی و نسبتاً جالبی را از خود به نمایش بگذارند. این حالت جدید ماده که بوز مایع کایرال (Bose-Liquid Chiral) نامیده شده، می‌تواند در سیستم‌های ذخیره‌سازی دیجیتال در سطح کوانتومی کاربرد داشته باشد.
قطعاً با سه حالت مختلف ماده یعنی جامع، مایع و گاز که روزانه با آنها سروکار داریم، آشنایی دارید. حالت‌های ماده در واقع توصیف کننده چگونگی تعامل ذرات با یکدیگر هستند، به‌عنوان مثال اگر اتم‌ها را در کنار یکدیگر قفل کنید، یک ماده جامد خواهید داشت. در مقابل، اگر اتم‌های ماده قابلیت جریان پیدا کردن و حرکت داشته باشند، با مایع یا گاز سروکار داریم.
در نهایت به حالت چهارم ماده می‌رسیم که پلاسما نامیده می‌شود. پلاسما گاز شبه‌خنثی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود نشان می‌دهند. به عبارت دیگر، پلاسما، گاز یونیزه شده‌ای است که همه یا بخش قابل‌توجهی از اتم‌های آن یک یا چند الکترون از دست داده و به کاتیون تبدیل شده باشند.
با این حال، دانشمندان اثبات کرده‌اند که در شرایط عجیب و غریب ممکن است یک حالت جدید از ماده شکل بگیرد. آنها در تازه‌ترین تحقیقات خود توانسته‌اند از طریق یک سیستم کوانتومی سرخورده (Frustrated Quantum System) حالت جدیدی از ماده را کشف کنند. به زبان ساده، این سیستم با محدودیت‌های داخلی خاصی همراه است که از تعامل ذرات جلوگیری می‌کند.
به گزارش Sciencealert، این حالت جدید بوز مایع کایرال (Bose-Liquid Chiral) نامیده شده و مانند هر آرایش جدیدی که ما از ذرات کشف می‌کنیم، می‌تواند در مورد بافت و مکانیسم‌های کیهان به ویژه در اندازه فوق کوچک کوانتوم، اطلاعاتی را در اختیار ما قرار دهد.
به گفته دانشمندان، دنیای کوانتومی راه‌های عجیب‌تری را برای برهم کنش ذرات فراهم کرده و امکان ایجاد رفتارهای منحصر به فرد توسط ماده را به بهترین شکل از نظر امکان‌پذیری و انرژی توصیف می‌کند.
محققان در این آزمایش بر روی الکترون‌ها تمرکز داشته و برای توضیح آنچه در حال رخ دادن است، از قیاس یک بازی آشنا برای عموم استفاده کرده‌اند.
تیگران سدراکیان (Tigran Sedrakyan)، فیزیکدان نظری ماده متراکم از دانشگاه امهرست ماساچوست، در رابطه با این موضوع توضیح داد:
این آزمایش مانند بازی صندلی و موسیقی بوده و برای خنثی کردن الکترون‌ها طراحی شده است. به جای آنکه هر الکترون یک صندلی برای نشستن داشته باشد، علی‌رغم وجود احتمالات فراوان باید برای داشتن یک صندلی تقلا کند.
سیستمی که محققان برای انجام این آزمایش مورد استفاده قرار دادند، یک دستگاه نیمه رسانا با دولایه بود، یک لایه بالایی که سرشار از الکترون است و یک لایه پایینی که تعداد زیادی حفره برای حرکت طبیعی الکترون‌ها بر روی آن وجود دارد. با این حال، در لایه پایینی به اندازه تمام الکترون‌ها حفره وجود ندارد.
اگرچه مشاهده این نوع سیستم به‌صورت عادی دشوار است، اما این تیم از یک میدان مغناطیسی بسیار قوی برای اندازه‌گیری نحوه حرکت الکترون‌ها استفاده کرده‌اند که اولین شواهد از حالت جدید بوز مایع کایرال را آشکار کرد.
این حالت جدید از ماده ویژگی‌های نسبتاً جالبی را از خود به نمایش گذاشته است. به عنوان مثال، در دمای صفر مطلق (منفی 273 درجه سانتی‌گراد) الکترون‌ها در یک الگوی قابل پیش‌بینی و یک جهت چرخش ثابت منجمد می‌شوند و ذرات دیگر یا میدان‌های مغناطیسی نمی‌توانند با آنها تداخل داشته باشند.
به گفته محققان می‌توان از این ثبات ذره در سیستم‌های ذخیره‌سازی دیجیتال در سطح کوانتومی استفاده کرد.
علاوه بر این، ذرات بیرونی که بر یک الکترون تأثیر می‌گذارند، به لطف درهم‌تنیدگی کوانتومی نسبتاً دوربرد، می‌توانند بر روی تمام الکترون‌های سیستم تأثیر یکسانی داشته باشند.
به عبارت ساده‌تر، یک میز بیلیارد را در نظر بگیرید که یک توپ به سمت توپ دیگری پرتاب می‌شود، در این حالت از ماده نه تنها توپ دوم بلکه سایر توپ‌های روی میز در یک جهت به حرکت درمی‌آیند.
بیشتر بخوانید:
- تلسکوپ فضایی اقلیدس می‌تواند ماهیت ماده و انرژی تاریک را مشخص کند
- عمر مگس‌ها بعد از دیدن لاشه رفقایشان کوتاه‌تر می‌شود!
نظر شما درباره کشف حالت جدیدی از ماده در دنیای کوانتومی توسط دانشمندان چیست؟ دیدگاه خود را در بخش کامنت‌ها با تکراتو در میان بگذارید و اخبار تکنولوژی را با ما دنبال کنید.
