Екзотичен материал показва връзката между всекидневния и квантовия свят

Експериментите определят тези материали като отделно състояние на материята.

Наука ОFFNews Последна промяна на 07 декември 2016 в 10:00 9297 0

Кредит Yazdani Lab, Princeton University

Изображение на сканиращ тунелен микроскоп на спирални фермиони на Дирак на повърхността на топологична изолатор.

Създаден е материал, който буквално свързва света на класическата физика и света на квантовата физика, който се подчинява на напълно различни закони. Този материал провежда електрически заряд по повърхността си, а не вътре в себе си.

Резултатите от изследването на екип от Университета Джонс Хопкинс, воден от Питър Армитаж (Peter Armitage) е публикувано в списание Science, а са достъпни в arxiv.org (pdf).

Експериментите определят тези материали като отделно състояние на материята, наречено топологичен изолатор*.

*Топологичните изолатори са специален вид материали, които вътре в обема си са диелектрик (изолатор), а провеждат електрически ток по повърхността си. Един топологичен изолатор трябва да бъде много тънък, в противен случай не се постига желания ефект. Топологичните изолатори могат да бъдат използвани в квантовите компютри като носители на информация.

От началото на миналия век физиците изследварт загадката как един набор от физически закони, регулиращи поведението на видимите обекти на макро ниво, преминават в друг набор от закони за контролиране на атомен и субатомен мащаб. Неясно е също и къде е границата, която разделя тези светове. А топологичните изолатори може да са част от решението.

Теоретичната възможност за съществуването на топологични изолатори е предсказана през 80-те години на миналия век. Те са наблюдавани експериментално през 2007 г. и оттогава, интензивно се проучват. Тези материали показват уникални квантови свойства, които обикновено се появяват само на микроскопично ниво, но в случая са видими с невъоръжено око, разказва ScienceDaily.

"Ние обикновено мислим за квантовата механика като теория за малките обекти, но в тази система квантовата механика се проявява в макро мащаб. Експериментът стана възможен благодарение на уникален инструмент, разработен в нашата лаборатория", - коментира Питър Армитаж. 

Материалът е изработен от елементите бисмут и селен - всеки от няколко милиметра дължина и различна дебелина. Образците от материала са подложени на невидимо тетрахерцово лъчение. Изследователите измерват отразената светлина и откриват признаци на квантово състояние на материята.

Те наблюдаваха, че когато светлината преминава през материала, светлинната вълна се усуква определен брой пъти. Този ефект е свързан с физични константи, които по правило са измерими само в атомен мащаб.

Резултатите добавят нова информация за топологичните изолатори, но могат и да са стъпка към разрешаването на един проблем, който Армитаж нарича "централният въпрос на съвременната физика":  Каква е връзката между света на класическата механика и микроскопичния квантов свят, от който възниква.

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !