فیزیکدانان چینی و آمریکایی موفق به کشف حالت جدیدی از ماده در دنیای کوانتومی شدند.
طبق گزارش ساینس آلرت؛ ما تا امروز با سه حالت یک ماده که عبارتند از جامد، مایع، گاز آشنا هستیم. دانشمندان آمریکایی و چینی به تازگی توانستند حالت جدیدی از ماده را در دنیای کوانتومی کشف کنند. آن ها حالت جدید را " بوز-مایع کایرال" نامیدند. این حالت از ماده می تواند اطلاعات زیادی در مورد بافت و نحوه عملکرد جهان اطراف ما را در مقیاس کوانتوم ارائه دهد.
حالت های ماده به ما می گویند چگونه ذرات می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند و ساختارهای مختلف را به وجود بیاورند. به عنوان مثال، زمانی که اتم ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند جامد را تشکیل می دهند. حالت کوانتومی روش های عجیب تری را برای برهم کنش ذرات فراهم می کند و علاوه برآن، رفتارهای منحصر به فرد را به بهترین شکل از نظر امکان و انرژی توصیف می کند.
محققان این حالت جدید را از طریق یک سیستم کوانتومی محدود شده، کشف کردند. به عبارت ساده، این سیستم با محدودیت‌های داخلی که دارد مانع از تعامل ذرات در حالت عادی می‌شود. این محدودیت ها و ناامیدی ناشی از آن می تواند نتایج هیجان انگیزی برای دانشمندان ایجاد کند. در اینجا، محققان بر روی الکترون ها تمرکز کردند و برای درک بیشتر رفتار آن ها از روش قیاس آن با بازی بیلیارد استفاده کردند.
تیگران سدراکیان، فیزیکدان نظری از دانشگاه امهرست ماساچوست می گوید: «این مدل برای خنثی کردن الکترون ها طراحی شده است. شما ردیف های موسیقی را در نظر بگیرید به جای اینکه هر الکترون یک صندلی برای رفتن داشته باشد، در این مدل باید تلاش زیادی به خرج بدهد تا بتواند در یکی از این مکان ها بنشیند.»
محققان سیستمی را که کنار هم قرار دادند یک دستگاه نیمه رسانا دو لایه ای بود: یک لایه بالایی سرشار از الکترون و یک لایه پایینی با تعداد زیادی سوراخ برای حرکت طبیعی الکترون ها ؟ تعداد سوراخ ها به اندازه همه الکترون ها نیست. اگرچه پیدا کردن این نوع سیستم ها کار دشواری است، اما تیم تحقیقاتی از یک میدان مغناطیسی بسیار قوی برای اندازه‌گیری نحوه حرکت الکترون‌ها استفاده کرد. با این کار، آن ها موفق شدند اولین نمونه از حالت جدید بوز-مایع کایرال را مشاهده کنند.
Lingjie Du فیزیکدان دانشگاه نانجینگ در چین می گوید: "در لبه دولایه نیمه هادی، الکترون ها و حفره ها با سرعت یکسانی حرکت می کنند. این کار منجر به انتقال مارپیچ مانند می شود که می تواند تحت تاثیرمیدان های مغناطیسی خارجی قرار بگیرد زیرا، کانال های الکترون و حفره به تدریج در یک میدان بزرگتر از هم جدا می شوند."
این حالت جدید ویژگی های نسبتاً جالبی را نشان داد. به عنوان مثال، الکترون‌ها در یک الگوی قابل پیش‌بینی و یک جهت اسپین ثابت در صفر مطلق منجمد می‌شوند و دیگر ذرات یا میدان‌های مغناطیسی نمی‌توانند با آنها تداخل داشته باشند. این ثبات می تواند در سیستم های ذخیره سازی دیجیتال در سطح کوانتومی کاربرد داشته باشد.
علاوه بر این، ذرات بیرونی که بر یک الکترون تأثیر می‌گذارند به لطف درهم‌تنیدگی کوانتومی نسبتاً دوربرد می‌توانند بر همه الکترون‌های سیستم تأثیر بگذارند. این کار مانند ضربه زدن یک توپ به یک بسته توپ بیلیارد است. الکترون ها مانند توپ های بیلیارد در یک جهت در حال حرکت هستند.
هر کشفی مانند این که خارج از مرزهای برهمکنش ذرات مشترک اتفاق می افتد یک قدم ما را به درک کاملی از جهان هستی نزدیک تر می کند.
سدراکیان می‌گوید: «شما حالت‌های کوانتومی ماده را در این لبه ها پیدا می‌کنید. آنها نسبت به سه حالت اصلی ماده که ما در زندگی روزمره با آن مواجه می‌شویم، ناپایدارتر هستند.». نتایج این تحقیق به تازگی در مجله Nature منتشر شده است.