Найти тему
Физика — просто

Квантовую сверхтекучую жидкость нельзя потрогать — но новый эксперимент показывает, какая она на ощупь

Оглавление

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.

-2

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

-3

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

-4

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.