Araştırmacılar son zamanlarda bir şey olduğu düşünülen şeyi keşfettiklerinde şaşırdılar. kuantum devlet aslında tamamen yeni maddenin evresiPotansiyel uygulamaları halen önemli ölçüde belirlenmekte olan fizik gelişim.
Araştırmacıların egzotik eyaletlere ilgisi konu Ve kuantum bilgisayarlar uzun süredir kuantum spin-sıvı fazındaki manyetik malzemelere odaklanıyor. Yakın zamanda yayınlanan bir makalede Bilim GelişmeleriAraştırmacılar, magnezyum hekzalüminatın (CeMgAl11O19) kuantum spin sıvı fazında olduğunu gösteren kanıtlara rağmen, aslında tamamen yeni bir sıvı fazda yaşadığını gösterdi. maddenin evresi.
Maddenin Tipik Halleri
“Malzeme iki özelliğinden dolayı kuantum spin sıvısı olarak sınıflandırılmıştı: durumların sürekliliğinin gözlemlenmesi ve manyetik düzen eksikliği.” dedi Bin Gaoortak yazar ve Rice’ta araştırma bilimcisi. “Ancak malzemenin daha yakından gözlemlenmesi, bu gözlemlerin altında yatan nedenin kuantum spinli sıvı fazı olmadığını gösterdi.”
CeMgAl11O19, manyetik iyonlarının ferromanyetik veya antiferromanyetik durumu benimseyebildiği bir yalıtım malzemesidir. Tipik olarak, bir iyon ferromanyetik duruma girdiğinde, çevredeki iyonları aynı hizaya çeken bir domino etkisini tetikler. İyonlar antiferromanyetik durumlara geçtikçe bunun tersi de meydana gelebilir.
Malzemenin mutlak sıfıra yakın aşırı düşük sıcaklıklara soğutulması, bilim adamlarının manyetik hizalamayı net bir şekilde gözlemlemesine olanak tanıyor. Bu kadar soğuk sıcaklıklarda kuantum olmayan malzemelerdeki iyonlar düşük enerjili bir konfigürasyona yerleşir. Sonuç olarak, araştırmacılar malzemeyi gözlemlediğinde genellikle yalnızca tek bir konfigürasyon görüyorlar; ferromanyetik veya antiferromanyetik.
Maddenin Kuantum Halleri
Bu davranış, kuantum spin-sıvı malzemelerde değişir; burada kuantum mekaniği, sistemin düşük enerji durumları arasında önemli ölçüde farklı şekillerde geçiş yapmasına neden olur ve bir durum sürekliliği üretir. Ek olarak, kuantum durumu manyetik düzenden yoksundur ve hem ferromanyetik hem de antiferromanyetik etkileşimlerin bir arada var olmasına izin verir.
Ekip, CeMgAl11O19’u gözlemlerken manyetik durumların sürekliliğini ve manyetik sıralamanın eksikliğini tespit etti; bunlar tipik olarak kuantum durumlarıyla ilişkilendirilen özelliklerdir. Ancak daha yakından yapılan analiz, ferromanyetik ve antiferromanyetik etkileşimler arasındaki rekabetin, kuantum durumunda bulunan malzemeyi teşvik etmek yerine tam tersini yaptığını ortaya çıkardı.
Ortak yazar Pengcheng Dai, “Bu bizim için çok beklenmedik bir durumdu” dedi. Bilgilendirme. “Maddenin kuantum spin sıvısı gibi davranan yeni bir kuantum olmayan durumunu keşfetmek heyecan verici çünkü böyle bir durum bilinen teori kullanılarak niceliksel olarak hesaplanabilir. Teori ve deneysel sonuçlar arasında tam bir karşılaştırma yapabiliriz.”
Rice’ta araştırma bilimcisi ve ortak yazar olan Tong Chen, “Daha önce görmediğimiz bir dizi özelliğe sahip olan bu materyal ilgimizi çekti” dedi. “Bu bir kuantum spin sıvısı değildi, ancak kuantum spin sıvısıyla ilişkili davranışlar olduğunu düşündüğümüz şeyleri gözlemliyorduk.”
Soruşturmaya Devam Ediyoruz
Ekip, malzemeyi çeşitli deneysel teknikler kullanarak inceledi ve nötronlarla bombalayarak CeMgAl11O19’un ferromanyetik ve antiferromanyetik durumlar arasında alışılmadık derecede zayıf bir sınıra sahip olduğuna dair kanıt toplamalarına olanak sağladı. İyonlar bu durumlar arasında geçiş yapmakta nispeten serbest olduğundan, malzemede kararlı manyetik düzen oluşmaz.
Sonuç olarak, ekip malzemeyi neredeyse mutlak sıfıra kadar soğuttuğunda, birçok gözlemlenebilir durum, kuantum spin sıvısına özgü bir şekilde ortaya çıktı; ancak sistem, gerçek bir kuantum durumunun yapacağı şekilde bunlar arasında geçiş yapamadı.
Dai, “Malzemenin farklı düşük enerji durumları arasında ‘seçim yapma’ konusundaki eşsiz yeteneği, kuantum spinli sıvı durumuna çok benzer gözlemsel veriler üretti” dedi. “Bu, bildiğimiz kadarıyla maddenin yeni bir halidir ve ilk tanımlayan biziz.”
Dai, “(Pratik uygulamalar) bu noktada henüz net değil” dedi. “Fakat maddenin yeni bir durumunu ortaya çıkarmak her zaman önemli ve heyecan verici bir gelişmedir. Bilimde çoğu zaman yeni bir olguyu ilk keşfettiğimizde, keşif anında bunun nasıl kullanılabileceğini gerçekten bilmiyoruz.”
Araştırmacılar, maddenin yeni evresini kasıtlı olarak manipüle etmeye odaklanan mevcut çalışmalarla keşfi araştırmaya devam ediyor.
Kağıt, “Karışık Ferro-Antiferromanyetik Değişim Sistemi CeMgAl11O19’daki Dejenere Durumlardan Döndürme Uyarma Sürekliliği“diye ortaya çıktı Bilim Gelişmeleri 6 Mart 2026’da.
Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle [email protected] adresinden iletişime geçebilir ve onu Twitter’da @mdntwvlf adresinden takip edebilirsiniz.
Source link
