فلزات و عایق ها بسیار با هم متفاوت هستند. فیزیکدانان پرینستون به طور تصادفی به یک رفتار کوانتومی غیرمنتظره در هنگام آزمایش بر روی یک مقره (عایق) دست پیدا کردند. این نوع رفتار کوانتومی که به نام نوسانات کوانتومی مشهور هستند قبلا فقط در فلزات قابل مشاهده بود. این یافته می تواند نوع جدیدی از ذره کوانتومی به نام گروه فرمیون خنثی را تشریح کند.
در ادامه با نبض دیجیتال همراه شوید.
اساساً فلزات جریان الکتریکی را هدایت می کنند و عایق ها این کار را نمی کنند. در سطح مولکولی، این مسئله به میزان آزاد بودن الکترون در داخل مواد برمی گردد. در فلزات، الکترون ها بسیار آزادانه تر می توانند حرکت کنند، در حالی که عایق ها به دلیل داشتن مقاومت بالا، مانع از حرکت زیاد الکترون ها می شوند.
فلزات می توانند پدیده ای را نشان دهند که به عنوان نوسانات کوانتومی شناخته می شود. الکترون ها در معرض یک میدان مغناطیسی در دمای بسیار پایین می توانند به حالت کوانتومی تبدیل و باعث نوسان مقاومت ماده شوند. این در عایق ها اتفاق نمی افتد، زیرا الکترون های عایق قابلیت حرکت خوبی ندارند.
در مطالعه جدید ، محققان پرینستون برای اولین بار به طور تصادفی نوسانات کوانتومی را در یک مقره (نوعی عایق الکتریکی) کشف کردند.
دی تلورید تنگستن مانند یک فلز رفتار می کند اما وقتی به شکل دو بعدی مثل گرافین تراشیده شود به یک عایق تبدیل می شود. محققان هنگام اندازه گیری مقاومت این ماده تک لایه در یک میدان مغناطیسی، متوجه شدند که این ماده شروع به نوسان می کند.
سانفنگ وو ، نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: این کاملاً غافلگیر کننده بود. ما از خود پرسیدیم اینجا چه خبر است؟ ما هنوز آن را به طور کامل درک نمی کردیم.
این پدیده را نمی توان با نظریه های فعلی توضیح داد اما محققان فرضیه خود را مطرح کرده اند. آنها می گویند ممکن است الکترونها در حال نوسان نباشند. در عوض فعل و انفعالات زیاد ممکن است باعث ایجاد ذرات کوانتومی جدیدی شود که این پدیده را به نمایش می گذارد.
از آنجا که مقره ها از حرکت آزادانه ذرات باردار مانند الکترون ها جلوگیری می کنند، این ذرات جدید باید بار خنثی ای داشته باشند. این ذره کوانتومی جدید (فرمیون های خنثی) می توانند نوسانات کوانتومی مشاهده شده را به نمایش بگذارند.
وو می گوید: اگر تفسیرهای ما درست باشد، ما نوع جدیدی از ماده كوانتومی را می بینیم. ما در حال تصور دنیای کوانتومی کاملا جدیدی هستیم که در مقره ها پنهان شده اند. ممکن است در چند دهه گذشته شناسایی آنها را از دست داده باشیم.
این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.
بیشتر بخوانید:
- تفسیر تکنیک های کاهش نویز در منابع کوانتومی برای استفاده بهتر از رایانه های کوانتومی
- انجام بزرگترین شبیه سازی شیمیایی بر روی رایانه کوانتومی توسط گوگل
- فیزیکدانان راهی برای تثبیت و کنترل راکتور های فیوژن – گداخت هسته ای – پیدا کرده اند
منبع: newatlas
