Ученые обнаружили экзотический материал, состоящий из бозонов, субатомных частиц, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии в одно и то же время. Это открытие, первое в своем роде, может оказать серьезное влияние на наше понимание материи. Последствия огромны: от решения глубоких вопросов квантовой физики до потенциальных приложений в таких областях, как квантовые вычисления и лазерные технологии.
Ученые всегда ищут следующий материал, который может изменить наше понимание материи и помочь в разработке новых технологий. Будь то повышение энергоэффективности, создание более мощных компьютеров или разгадка тайн квантовой физики, открытие новых материалов имеет решающее значение. Среди этих материалов материалы, состоящие из субатомных частиц, таких как бозоны, представляют особый интерес из-за их уникальных свойств и применения в различных областях науки и техники.
Недавно команда из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Национального института материаловедения в Японии добилась значительных успехов в нашем понимании материи на квантовом уровне. Они разработали экзотический материал, состоящий из бозонов. Это открытие является новаторским, поскольку позволяет по-новому взглянуть на поведение этих частиц, которые могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние. Исследование опубликовано в журнале .
Бозонный материал
Бозоны — это класс субатомных частиц, характеризующихся своим спином — внутренним свойством, определяющим их поведение в квантовом масштабе. В отличие от фермионов, обладающих полуцелым спином и подчиняющихся принципу запрета Паули (что означает, что ни один фермион не может находиться в том же квантовом состоянии в то же время, что и другой), бозоны имеют целочисленный спин и могут находиться в одном и том же квантовом состоянии в момент времени в то же время, квантовое состояние.
Ведущий автор Ченхао Джин объясняет в пресс-релизе: «Обычно люди посвящают большую часть своих усилий пониманию того, что происходит, когда множество фермионов собираются вместе». Он добавляет: «Суть нашей работы в том, что мы фактически создали новый материал из взаимодействующих бозонов".
Таким образом, исследовательской группе под руководством профессора Дэвида Уэлда удалось создать материал, состоящий из бозонов.
Обратите внимание: Пилоты будут контролировать до трех самолетов одновременно … только лишь с помощью мыслей.
Этот материал также является «конденсатом Бозе-Эйнштейна» — состоянием вещества, возникающим при охлаждении бозонов до температуры, близкой к абсолютному нулю. В этом состоянии бозоны ведут себя как одна гигантская частица, что облегчает ученым их изучение.В частности, этот уникальный материал представляет собой высокоупорядоченный кристалл бозонных частиц, называемых экситонами. Его творение включало технику наслоения двух двумерных материалов. Авторы сформировали сеть путем наложения слоя диселенида вольфрама и слоя дисульфида вольфрама. Два слоя не были идеально выровнены, создавая муаровый узор. Последнее происходит, когда два стежка перекрывают друг друга под небольшим углом, создавая новый узор большего размера.
Используя световой метод, называемый спектроскопией накачки-зонда, исследователи создали и изучили поведение экситонов в своей системе — электронов в дисульфиде вольфрама и «дырок» в диселениде вольфрама.
Вы должны знать, что два фермиона — отрицательно заряженный электрон и положительно заряженная противоположная «дырка», где может находиться электрон — также могут объединяться, образуя экситон с полным целым спином, который затем также может действовать как частица.
Создание этого экзотического состояния вещества доказывает, что муаровая платформа и спектроскопия накачки могут быть эффективным способом создания и изучения бозонных материалов. Рачен Сюн, соавтор исследования, объясняет: «Мы создали платформу, потому что у нас не было хорошего способа изучения бозонов в реальных материалах сильно взаимодействуют друг с другом".
С помощью этого метода, говорит Джин, можно было бы не только изучить хорошо известные бозонные частицы, такие как экситоны, но и открыть несколько окон в мир конденсированной материи с помощью новых бозонных материалов.
Их работа имеет глубокое значение для физики. Этот новый материал может помочь решить некоторые из самых глубоких вопросов квантовой физики, такие как природа сверхтекучести и сверхпроводимости.
Если ученые смогут контролировать материальные состояния материи и манипулировать ими, это может иметь значение как для квантовых вычислений, так и для лазерных технологий. Однако важно подчеркнуть, что эти результаты в значительной степени спекулятивны и потребуют будущих исследований для подтверждения их достоверности и применимости.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.