Naujas proveržis gali padėti mokslininkams išspręsti kai kurias kvantinės sferos paslaptis.
Pirmą kartą fizikai sugebėjo išmatuoti geometrinę „formą“, kurią įgyja vienišas elektronas, judėdamas per kietą medžiagą. Tai pasiekimas, kuris atvers visiškai naują būdą tirti, kaip kristalinės kietosios medžiagos elgiasi kvantiniu lygmeniu.
„Iš esmės sukūrėme planą, kaip gauti visiškai naujos informacijos, kurios anksčiau nebuvo galima gauti“, – sako fizikas Riccardo Comin iš Masačusetso technologijos instituto (MIT).
Tyrimui vadovavo fizikai Mingu Kang, buvęs MIT, o dabar Kornelio universitete, ir Sunjie Kim iš Seulo nacionalinio universiteto.
Fizinėje Visatoje materija elgiasi taip, kaip gerai apibūdina klasikinė fizika.
Tačiau esminiu dalelių sąveikos ir matavimo metodų lygmeniu viskas gali pasidaryti šiek tiek keista. Ant geriausių mastelių tikslumas turi užleisti vietą neaiškesniam aprašymui, vaizduojamam galimybių bangomis, žinomomis kaip kvantinė mechanika.
frameborder=”0″ enable=”pagreičio matuoklis; automatinis paleidimas; iškarpinė-rašyti; šifruota laikmena; giroskopas; vaizdas vaizde; web-share” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>
Tokius objektus kaip elektronai vadiname dalelėmis, todėl susidaro įspūdis, kad jie yra kaip maži, maži rutuliukai. Atsižvelgiant į jų dydį, elektronų savybes ir elgesį daug tiksliau apibūdina jų banginė kvantinė prigimtis.
Elektronų banginiam aspektui apibūdinti fizikai naudoja bangų funkcijas: matematinius modelius, apibūdinančius bangos savybes kaip besivystančias galimybes rasti dalelę konkrečioje vietoje su specifiniais požymiais.
Kai kurias iš šių savybių galime įsivaizduoti kaip savotišką geometriją, dažnai nepanašią į kreivę ar sferą, kuri sukasi begaliniu skaičiumi krypčių. Kitos kvantinės geometrijos formos, pavyzdžiui, elektronai atomų gardelėje, yra tokios pat sudėtingos kaip Kleino butelis ar Möbius juostelė.
Kai kurių netvarkos aspektų nustatymas Kietajame kūne esančio elektrono kvantinė geometrija anksčiau buvo susiję su daugybe spėlionių, pagrįstų fizikų savybėmis gali matuoti.
Norėdami išmatuoti elektronų kvantinę geometriją, Kang, Jie ir jų kolegos siekė išmatuoti savybę, vadinamą kvantiniu geometriniu tenzoriumi arba QGT. Tai fizinis dydis, užkoduojantis visą geometrinę kvantinės būsenos informaciją, panašiai kaip dvimatė holograma koduoja informaciją apie trimatę erdvę.
Jų naudojama technika vadinama kampo skiriamosios gebos fotoemisijos spektroskopija, kai fotonai šaudomi į medžiagą, kad išstumtų elektronus ir išmatuotų jų savybes, tokias kaip poliarizacija, sukimasis ir kampas.
Tai buvo nukreipta į pavienius kobalto ir alavo lydinio kristalus, medžiagą, vadinamą kagome metalu – kvantine medžiaga, kurios savybes komanda anksčiau tyrė naudodama tą pačią techniką.
Rezultatai suteikė tyrėjams pirmąjį QGT matavimą kietajame kūne, ir iš to jie galėjo padaryti išvadą apie likusią metalo elektronų kvantinę geometriją.
Komanda palygino tai su teoriškai gauta tos pačios medžiagos kvantine geometrija, leidžiančia nustatyti geometrijos įvertinimo naudingumą, palyginti su tiesioginiu jos matavimu.
Ir, jų teigimu, jų technika bus taikoma įvairioms medžiagoms, o ne tik kobalto ir alavo lydiniui, naudojamam šiame tyrime. Tai rezultatas, kuris turės įdomių pasekmių. Pavyzdžiui, kvantinė geometrija gali būti panaudota norint atrasti superlaidumą medžiagose, kuriose jo paprastai nėra.
„Geometrinė kvantinės mechanikos interpretacija yra daugelio naujausių kondensuotųjų medžiagų fizikos pasiekimų pagrindas.” anonimas ekspertas pasakojo Gamtos fizika.
„Šie autoriai sukūrė metodiką, leidžiančią eksperimentiškai pasiekti kvantinį geometrinį tenzorių, kuris iš esmės apibūdina kvantinių būsenų geometrines savybes. Sukurta metodika yra nesudėtinga, pritaikoma įvairioms kietojo kūno medžiagoms ir turi didelį potencialą paskatinti eksperimentinę veiklą, siekiant geometrinis naujų kvantinių reiškinių supratimas.
Grupės tyrimas buvo paskelbtas m Gamtos fizika.
