Откритие в квантовата физика обещава суперефективен пренос на енергия
Учени от Масачузетския софтуерен институт (MIT) оповестиха за реализирането на сполучлив опит, който може да се трансформира в пробив за разбирането на квантовите процеси. Те са съумели да фиксират рядко събитие, известно като квантов резултат на Хол, като „ гранично положение “ с ултрастудени атоми. Тези положения разрешават на атомите да се движат по границата на материала без търкане, което е извънредно рядко в природата.
Изследването, публикувано в списанието Nature Physics, открива вероятността за основаване на ултра-ефективни материали, които могат да трансферират сила и данни без загуби.
„ Граничните положения “ съставляват специфични квантови положения на електрони, които пораждат на границите сред разнообразни материали. Те имат неповторими свойства като висока проводимост и резистентност към външни въздействия. Учените от дълго време учат това събитие с вярата да го употребяват за основаване на нови електронни устройства и материали.
Електроните нормално съставляват свободни частици, които могат да минават през множеството метали във всяка една посока. Когато се сблъскат с затруднение, те изпитват търкане и се разпръскват случайно, наподобявайки сблъскващи се билярдни топки.
Но в някои доста редки материали може да се следи събитие, известно още като квантовия резултат на Хол, открит през 1980 гoдина от немския физик Клаус декор Клицинг, при което под въздействието на магнитно поле и свръхниски температури двумерен поток от електрони като че ли се движи целеустремено по специфични циклотронни орбити. В тези случаи те могат да се „ залепят “ за края на материала и да текат в една посока, сходно на мравки, движещи се във групировка по границите на обекта. В това рядко “гранично положение ” електроните могат да се движат без търкане, плъзгайки се леко към трудности, като в същото време се движат в поток, насочен по периметъра. За разлика от процесите следени в свръхпроводниците, където всички електрони в материала се движат без противодействие, потокът, формиращ се при “граничните положения “, поражда единствено на границата на материала. Подобни квантови положения съществуват единствено за фемтосекунди и на дистанции от елементи от нанометъра, което прави проучването им с обичайни способи извънредно мъчно.
За да се опитат да следят гореописаното събитие, само че на атомно равнище, при което времевите и пространствени мащаби са в границите на милисекунди и микрони, екип от физици от Масачузетския софтуерен институт са осъществили опит, при който те са охладили към милион натриеви атома до температури, близки до безспорната нула и благодарение на система от лазери са имитирали изискванията на двумерно пространство, а също по този начин са основали „ стена “ от лазерна светлина. Оказало се, че тези атоми се движат свободно по границата на светлинния пръстен, заобикаляйки трудностите, без да изпитват търкане или разпръскване. Подобно държание нормално е особено за електроните в теоретичните „ гранични положения “, само че този опит е първият, който е удостоверил това събитие на атомно равнище. Наблюденията на учените върху атомите е удостоверило същото държание, което било предсказано за електроните. Техните резултати са потвърдили, че атомното разположение е благонадежден метод за проучване по какъв начин ще се държат електроните в „ граничните положения “.
Потокът от частици се е запазвал, даже когато откривателите са поставяли затруднение по пътя им под формата на светлинна точка, благодарение на която осветявали края на истинския лазерен пръстен. Сблъскайки се с това затруднение, атомите не се забавяли или разлитали, а вместо това се плъзгали около него, без да изпитват търкане, написа futurist.bg.
„ Това е доста чиста реализация на една доста красива част от физиката и ние можем непосредствено да демонстрираме значимостта и действителността на това предимство “, изяснява съавторът на проучването Ричард Флетчър, доцент на катедрата по физика в MIT. „ Естественото продължение в този момент е въвеждането на повече трудности и взаимоотношения в системата, с което става все по-неясно какво да чакаме “.
Получените резултати откриват нови вероятности за проучване и приложение на „ граничните положения “ в разнообразни области на науката и технологиите. Например, те могат да бъдат употребявани за основаване на нови видове транзистори, които ще работят на радикално разнообразни правила от актуалните електронни устройства. Това може да докара до основаването на по-мощни и енергийно ефикасни компютри и други електронни устройства.
Откритието може да окаже също по този начин значима стъпка към създаването на материали, които могат да поддържат безконтролен поток на сила, което евентуално ще докара до гражданска война в енергетиката и превоза. Изследователите възнамеряват спомагателни опити за по-нататъшно проучване на физиката на тези „ граничните положения “ и по какъв начин те могат да бъдат приложени в действителни системи.
