میلیاردها الکترون درهم‌آمیخته در یک فلز کشف شد

اعتمادآنلاین| گروهی از فیزیک‌دانان دانشگاه رایس در ایالات متحده و دانشگاه فناوری وین در اتریش بیش از 15 سال تحقیقات خود را جمع کردند تا یک معمای کوانتومی را کشف کنند.

این مطالعه منجر به یک کشف باورنکردنی از درهم‌آمیختگی کوانتومی بین میلیاردها میلیارد الکترون در یک ماده حساس کوانتومی یا به عبارت دیگر یک فلز عجیب شد.

پژوهش 15 ساله

این پژوهش رفتار الکترونیکی و مغناطیسی یک ترکیب از فلز عجیب متشکل از ایتربیوم (ytterbium)، رودیوم(rhodium) و سیلیکون(silicon) را در هنگام نزدیک شدن و عبور از یک انتقال بحرانی در مرز بین دو فاز کوانتومی بررسی کرد.

کیمیائو سی، فیزیک‌دان نظری دانشگاه رایس و یکی از نویسندگان این تحقیق گفت: این مطالعه قوی‌ترین و مستقیم‌ترین شواهد تا به امروز را در مورد نقش درهم‌آمیختگی در تحقق بخشیدن به حساسیت یا بحران کوانتومی ارائه می‌دهد.

یک نقطه بحرانی کوانتومی در نمودار فاز یک ماده جایی است که در آن گذار فاز پیوسته در صفر مطلق اتفاق می‌افتد. نقطه بحرانی کوانتومی به‌طور معمول زمانی حاصل می‌شود که با فشار افزوده یک گذار فاز دمایی غیر صفر به صفر برده شود که این کار با استفاده از ابزارهایی نظیر فشار، میدان یا داپینگ صورت می‌گیرد. انتقال فاز معمولی در دمای غیر صفر رخ می‌دهد و این زمانی است که افزایش نوسانات حرارتی منجر به تغییر در حالت فیزیکی یک سیستم شود. تحقیقات فیزیک ماده چگال بیش از چند دهه گذشته نشان دهنده یک کلاس جدید از مرحله انتقال به نام فاز کوانتومی انتقال بوده‌ است که در صفر مطلق اتفاق می‌افتد. در غیاب نوسانات حرارتی که باعث گذار فاز معمولی می‌شوند، انتقال فاز کوانتومی با استفاده از نقطه صفر نوسانات کوانتومی مربوط به اصل عدم قطعیت هایزنبرگ حاصل می‌شود.

سی گفت: وقتی ما به درگیری یا درهم‌آمیختگی کوانتومی فکر می‌کنیم، به چیزهای کوچک فکر می‌کنیم.

او ادامه داد: ما آن را با اجرام ماکروسکوپی مرتبط نمی‌کنیم. اما در یک نقطه بحرانی کوانتومی، همه چیز چنان جمع است که ما این شانس را داریم که حتی در یک نوار نازک فلزی که حاوی میلیاردها میلیارد جرم مکانیکی کوانتومی است، اثرات درهم‌آمیخته شدن را ببینیم.

محققان دانشگاه رایس در کنار دانشمندان دانشگاه فناوری وین برای غلبه بر چندین چالش که این تحقیق با آنها روبرو بود، کار کردند.

محققان دانشگاه وین روشی را ابداع کردند که شامل سنتز مواد بسیار پیچیده برای ساخت نوارهای فوق العاده خالص است که حاوی یک بخش ایتربیوم برای هر دو بخش رودیوم و سیلیکون است.

محققان دانشگاه رایس آزمایش‌هایی با طیف سنجی تراهرتز روی این نوارها در دمای فوق‌العاده پایین 1.4 کلوین انجام دادند که معادل منفی 271 درجه سلسیوس است.

منبع: ایسنا