Квантова спінова рідина (КСР) — це унікальний стан матерії, у якому спіни електронів, що зазвичай відповідають за магнітні властивості матеріалів, поводяться хаотично навіть за екстремально низьких температур, повідомляє «Преса України» з посиланням на PolitExpert.
В звичайних умовах спіни прагнуть вибудуватися в певний порядок, як стрілки компаса. Проте у квантовій спіновій рідині вони залишаються в стані постійних флуктуацій і заплутаності, що робить цей стан надзвичайно незвичним і таким, що суперечить традиційним уявленням про магнетизм.
Чому квантова спінова рідина важлива?
КСР допомагає моделювати процеси, що відбуваються на фундаментальному рівні у Всесвіті, такі як взаємодія частинок у квантовій електродинаміці. Це стан може пояснити й розширити наші знання про явища, які раніше здавалися доступними лише під час вивчення елементарних частинок.
Однією з ключових властивостей КСР є здатність збуджень спінів розпадатися на спінони — дробні квазічастинки, що поводяться як заряджені частинки й взаємодіють через повільно рухомі «світлоподібні» хвилі. Це робить КСР унікальною платформою для вивчення квантових ефектів, таких як випромінювання Черенкова та народження пар частинка-античастинка, але в спрощених і контрольованих умовах.
Останні досягнення у вивченні КСР
Міжнародна група вчених, досліджуючи пірохлорний станат церію, підтвердила ознаки існування КСР за допомогою розсіювання нейтронів за екстремально низьких температур. Дослідники виявили колективні збудження спінів, що взаємодіють через емерджентне світло. Це спостереження — важливий крок до експериментального підтвердження існування КСР.
Спінони, як «уламки» магнітного збудження, привернули особливу увагу. На відміну від звичайних магнітних процесів, їхня взаємодія моделює явища, властиві квантовій фізиці на мікроскопічному рівні.
Практичне значення та вплив на науку
Дослідження КСР відкриває нові горизонти у науці та технологіях:
- Розробка квантових комп’ютерів: КСР може стати основою для створення стійких квантових бітів (кубітів), які не втрачають інформацію завдяки високій заплутаності спінів.
- Фундаментальна фізика: Вчені можуть моделювати складні квантові ефекти, які важко вивчати у реальних експериментах з елементарними частинками.
- Нові матеріали та технології: Можливість створення матеріалів з унікальними магнітними та електричними властивостями, які можуть знайти застосування в електроніці майбутнього.
Перспективи та нові питання
Відкриття квантової спінової рідини ставить перед ученими нові виклики. Одне з ключових питань — чи можливо знайти візони, частинки, що несуть магнітний заряд і нагадують гіпотетичні магнітні монополя. Відповідь на це питання може докорінно змінити наше розуміння магнетизму і розширити межі сучасної фізики.
Таким чином, вивчення квантових спінових рідин наближає нас до розгадки фундаментальних законів природи та відкриває двері для створення нових квантових технологій. Ці «течії» у мікросвіті можуть стати основою для майбутніх наукових проривів у фізиці та технологіях. Китайські науковці створили гідрогель, який допоможе зберігати артефакти з дерева.
Вчені перевірили, чи справді шкідливий сон ногами до дверей.