Studenti su godinama saznali da postoje četiri promatrana stanja materije: krute tvari, tekućine, plinovi i plazma. Ali zahvaljujući radu fizičara sa Sveučilišta u Cambridgeu i Nacionalnog laboratorija Oak Ridge, naučni udžbenici možda će trebati biti ažurirani potpuno novom fazom materije: „kvantnom tekućinom spinovanja“.
Povezani sadržaj
- Pretraživanje neuhvatljivih neutrina na Antarktiku generira ogromne količine podataka
Nakon desetljeća pretraživanja, istraživači su otkrili prvi dio vidljivih dokaza za neuhvatljivo stanje, nedavno dokumentiran u časopisu Nature Materials. Evo tri stvari koje treba znati o kvantnoj spin tekućini:
Nije stvarno tekućina
"Tečnost" u "kvantnoj tekućini za spin" gotovo je pogrešan naziv. Za razliku od poznatih tekućina poput vode, ovdje se riječ zapravo odnosi na to kako se elektroni ponašaju u određenim rijetkim okolnostima. Svi elektroni imaju svojstvo poznato kao spin i mogu se vrtjeti ili prema dolje. Općenito, kako se temperatura materijala hladi, njeni elektroni se počinju vrtjeti u istom smjeru. Međutim, za materijale u kvantnom tekućem tekućinskom stanju, elektroni se nikada ne poravnavaju. U stvari, oni postaju sve neuredniji, čak i na temperaturama apsolutne nule, javlja Fiona MacDonald za Science Alert . Ta haotična, tekuća priroda potaknula je fizičare da opišu stanje kao „tekuće“.
Čini se da se elektroni razdvajaju
Svaki atom u svemiru sastoji se od tri čestice: protona, elektrona i neutrona. Dok su fizičari otkrili da se protoni i neutroni sastoje od još manjih čestica zvanih kvarkovi, do sada je utvrđeno da su elektroni nedjeljivi. Međutim, prije otprilike 40 godina teorijski fizičari iznijeli su hipotezu da se pod određenim okolnostima može pojaviti da se elektroni određenih materijala dijele na kvazičetvrtiće pod nazivom "Majoranski fermioni", Sophie Bushwick piše za Popular Science .
Sada se elektroni zapravo ne raspadaju, već djeluju kao da se čine. Ali ono što je zaista fer kod majoranskih fermiona jest da oni mogu međusobno komunicirati na kvantnoj razini kao da su zapravo čestice. Ovo neobično svojstvo daje kvantnim tekućinama za iskrivljenje njihova neuredna svojstva, jer međudjelovanja fermentara Majorane sprečavaju se da se stapa u urednu strukturu, piše Bushwick.
Za razliku od načina na koji se molekule vode naručuju dok se smrzava u led, hlađenje kvantne tekućine za spin ne dovodi do smanjenja poremećaja.
Kvantna tekućina za centrifugiranje mogla bi pomoći razvoju kvantnih računala
Koliko god moderna računala mogla biti moderna, sve se njihove operacije svode na kodiranje informacija u nizu nula i jednaka. Kvantna računala, s druge strane, teoretski bi mogla biti znatno moćnija kodiranjem informacija koristeći subatomske čestice koje se mogu vrtjeti u više smjerova. To bi kvantnim računalima moglo istovremeno pokrenuti više operacija, što ih čini eksponencijalno bržim od uobičajenih računala. Prema autorima studije, fermenti Majorane jednog dana bi se mogli upotrijebiti kao sastavni blokovi kvantnih računala korištenjem divljih okretnih kvazi-čestica za obavljanje svih vrsta brzih proračuna. Iako je ovo još uvijek vrlo teorijska ideja, mogućnosti budućih eksperimenata su uzbudljive.
