Уникальное поведение квантовых частиц, казалось, было изучено вдоль и поперек, но ученые поразили научный свет очередным открытием, связанным с квазичастицами.
С чего началось изучение свойств
Новаторский эксперимент базировался на более углубленном изучении и понимании квантовых явлений для того, чтобы квантовые устройства вышли в свет как можно быстрее — подтверждено, что подобные устройства будут работать в разы быстрее и надежнее, чем существующие компьютеры с максимальной скоростью.
Современная физика погрузилась в изучение свойств квантовых сверхтекучих жидкостей как раз по этой причине — наука, касающаяся квантового поведения частиц, требует открытия новых свойств, которые позволят создать улучшенные модели устройств. Так и происходили эксперименты в Ланкастерском университете, которые базировались на изучении двумерной квантовой жидкости.
Результаты работы были опубликованы в научном журнале Nature Communications, а статьи проливали свет на тонкость взаимодействий квазичастиц в различных условиях. Конкретно для последнего эксперимента, продемонстрировавшего необычные свойства сверхтекучей жидкости, были выбраны условия при температуре, равной абсолютному нулю.
Каков новый двухмерный мир
После успешного проведения эксперимента, соавтором Аути был дан следующий комментарий:
«...практическая точка зрения так и не дала ответа на вопрос, как именно можно ощутить квантовую физику с помощью физического касания, однако наши исследования продемонстрировали поразительный результат, на который мы не рассчитывали — сверхтекучие жидкости способны ко взаимодействию в определенной фазе, до которой можно довести конкретными экспериментами.»
Соавтор проекта имел ввиду следующее — во время предельного охлаждения температуры, квантовая жидкость перешла в экзотическое состояние, сформированное В-фазой. Во время образования этой фазы, пары связанных электронов начинают синхронно продвигаться через сверхтекучую жидкость, чтобы затем разделиться и высвободить новые квазичастицы. Как раз эти частицы транспортируют энергию и импульсы через систему квантовой сверхтекучей жидкости.
Проведенный эксперимент показал, что квазичастицы буквально меняют свое поведение, когда подбираются ближе к контейнеру со сверхтекучей жидкостью — они замыкаются в двухмерном пространстве и практически останавливаются.
Новое открытие в квантовой науке
Эксперимент позволил уделить особое внимание взаимодействию квазичастиц и квантовой жидкости. Исследователи пришли к выводу, что квазичастицы не оказывают прямого влияния на фононы и тепловые частицы, но успевают диффундировать между собой, если находятся внутри двухмерной сверхтекучей жидкости.
Учёные считают, что подобное поведение не случайно — у частиц для взаимодействия выстроена определенная временная схема, которая соответствует ожидаемому поведению частиц, находящихся в двух измерениях.
Открытие базируется на следующем нововведении в квантовой науке — у квазичастиц образуется в определенных условиях собственная система, которая обладает своими законами и правилами, не завися от внешних воздействий. В таком случае есть вероятность проработки изолированной квантовой системы, которая будет обладать уникальными свойствами. И эти свойства в ближайшем будущем ученые могут использовать в наноразработках.
Данный проект в очередной раз показал, что «неспокойные» квантовые частицы вполне можно взять на контроль, разместить в закрытом пространстве и воспользоваться их свойствами.
Сделайте свой маленький вклад в научное просвещение граждан, поставьте палец вверх👍 и подпишитесь на наш канал.