Új halmazállapotot fedeztek fel

A fizikusok felfedeztek egy új halmazállapotot, melynek szerkezeti rendjét irányító szabályok közelebb állnak a kvantumdinamikához, mint az általános termodinamikai elmélethez. A mesterséges spin jég nevű anyag bizonyos fázisai rendezetlennek tűnnek, azonban az anyag valójában “topológiai” formában rendezett.

“A kutatásunk most először mutatja be, hogy a mesterséges spin jéghez hasonló klasszikus rendszer befolyásolható úgy, hogy topológiailag rendezett fázisokat alkosson, amit korábban csak kvantum állapotban tapasztaltunk,” mondta Cristiano Nisoli, a kutatás elméleti részét végző csapat vezetője a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumtól.

A fizika általánosan az anyag fázisait vagy rendezettnek – mint például a kristályszerkezet – vagy rendezetlennek – mint a gázok – tekinti és mindezt a rendszer szimmetriája alapján állapítja meg.

Az új kutatásukban a Los Alamos Nemzeti Laboratórium és a Illinois Egyetem – akik a tanulmány kísérleti résziért feleltek – a Shakti spin jég geometriáját vizsgálták. Amíg az ehhez hasonló anyagokat általában csak elméleti síkon vizsgálják, addig a mostani a különleges tulajdonságainak elmélete kísérletekből eredt.

Egy fotoemissziós elektronmikroszkóp segítségével a kutatók képesek voltak megállapítani az anyag jellemzőit és valami furcsára lettek figyelmesek. Amíg más mesterséges spin jég fajták a hőmérséklet csökkenésével egyre alacsonyabb energiájú állapotba kerültek, addig a Shakti spin jég makacsul ugyanazon az energia szinten maradt.

“A rendszer egy olyan módon ragad be, hogy képtelenné válik átrendezni önmagát, annak ellenére, hogy a nagy mértékű átrendeződéssel egy alacsonyabb energiájú állapotba kerülne,” mondta Peter Schiffer, a tanulmány kísérleti részét végző csapatának vezetője.

A kutatók először nem értették, hogy miért lehet ez, azonban a spinképtől távolodva, és a rendszer excitációinak megjelenésére koncentrálva, Nisoli egy olyan alacsony energiájú állapotot írt le, amely pontosan beilleszthető volt egy elméleti modellbe, a “dimer fedőmodellbe”, amelynek topológiai tulajdonságait már korábban felismerték. Ezután a kísérlet adatai megerősítették a topológiai töltésmegőrzést és ezáltal a gerjesztések hosszú élettartamát is.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..