Учени от MIT: замразени атоми разкриват тайните на крайните квантови състояния
Експеримент на Масачузетския софтуерен институт откри нов метод за проучване на крайните положения на електроните.
Изследователи от Масачузетския софтуерен институт (MIT) за първи път съумяха да пресъздадат явлението „ крайни положения “ на електроните, като вместо тях използваха свръхстудени натриеви атоми. Този опит оказа помощ да се изучи по-подробно държанието на електроните на ръба на материалите, което до момента беше мъчно за наблюдаване заради късата си дълготрайност.
Крайните положения пораждат, когато електроните се движат по границите на материалите в една посока, без противодействие или загуба на сила. Това събитие има връзка с квантовия резултат на Хол, при който под въздействието на магнитно поле електроните стартират да се движат по кръгови траектории върху плоски повърхности. В случая с топологичните материали електроните по ръба би трябвало да се натрупват на избрани места и да се движат квантово. В реалност обаче сходни процеси не престават единствено фемтосекунди, което ги прави извънредно сложни за проучване.
За да заобиколят този проблем, учените от Масачузетския софтуерен институт (MIT) са употребявали към един милион натриеви атоми, които са били охладени до свръхстудено благодарение на лазери и преместени до мечтаната позиция. След това те са били подложени на физични сили, имитиращи магнитно поле, което е основало условия за появяването на извънредно положение. Около системата се образува лазерен борд, който работи като граница на материала.
Натриевите атоми, сблъсквайки се с тази „ граница “, са почнали да се движат по нея единствено в една посока, без закъснение и загуби. Дори когато са били въведени изкуствени трудности, атомите са траяли да се движат по ръба, без да се разпилян в другите елементи на системата. Според физика Мартин Цвирлайн това държание може да се съпостави с бързо въртящи се топки в купа, които се движат безпределно по стените ѝ без търкане или загуби.
Това проучване удостовери теоретичните прогнози за крайните положения, което дава опция за по-нататъшни опити с потребление на атоми вместо електрони за проучване на сходни феномени. Освен това откритията могат да оказват помощ при създаването на по-ефективни способи за транспорт на сила без загуби и при проучването на квантовите компютри и датчици.
В бъдеще учените имат намерение да вкарат повече трудности и взаимоотношения в системата, с цел да изследват нейното държание при по-сложни условия.
