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Brechen: Neuer Zustand der Materie erkannt

Brechen: Neuer Zustand der Materie erkannt

[Bildquelle: Universität Cambridge]

Laut der Website der University of Cambridge, In einem zweidimensionalen Material wurde ein völlig neuer Materiezustand festgestellt. Der Zustand ist als Quantenspinflüssigkeit bekannt und bewirkt, dass Elektronen in Stücke brechen. Dieser neue Zustand der Materie ist mysteriös, weil früher angenommen wurde, dass Elektronen unteilbare Bausteine ​​der Natur sind. Dieser neue Zustand wurde vor vierzig Jahren vorhergesagt, aber bis jetzt nicht beobachtet. Es wurde angenommen, dass sich Quantenspinflüssigkeiten in bestimmten magnetischen Materialien verstecken, aber sie waren von Forschern in der Natur noch nie zuvor gesehen worden. Das Forscherteam, das die Entdeckung gemacht hat, hat die ersten Indikatoren dieser Partikel, die als Majorana-Fermionen bekannt sind, in einem graphenartigen Material gemessen.

"Ihre experimentellen Ergebnisse stimmten erfolgreich mit einem der wichtigsten theoretischen Modelle für eine Quantenspinflüssigkeit überein, das als Kitaev-Modell bekannt ist. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Naturmaterialien. Die Beobachtung einer ihrer faszinierendsten Eigenschaften - Elektronenspaltung oder Fraktionierung - in realen Materialien ist ein Durchbruch. Die resultierenden Majorana-Fermionen können als Bausteine ​​von Quantencomputern verwendet werden, die weitaus schneller als herkömmliche Computer wären und Berechnungen durchführen könnten, die sonst nicht möglich wären. "- Universität von Cambridge

Die Co-Autoren von Knolle und Kovrizhin unter der Leitung von Dr. Arnab Banerjee und Dr. Stephen Nagler vom Oak Ridge National Laboratory in den USA waren die Forscher, die für die Durchführung der Experimente verantwortlich waren, die zur Entdeckung dieses mysteriösen neuen Materiezustands führten.

In normalem magnetischem Material verhalten sich die Elektronen wie winzige Stabmagnete. Wenn dieses Material auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird, ordnen sich die Magnete so an, dass alle Magnetpole in die gleiche Richtung zeigen. Aber in einem Material, das einen Spin-Liquid-Zustand enthält, richten sich die winzigen Magnete nicht aus, selbst wenn dieses Material auf den absoluten Nullpunkt abgekühlt ist. Stattdessen bilden sie ein amorphes Meer, das durch Quantenfluktuationen verursacht wird. Die Forscher verwendeten Neutronenstreutechniken, um die Existenz dieses neuen Materiezustands zu lokalisieren. Sie konnten diesen neuen Zustand erkennen, indem sie das Welligkeitsmuster beobachteten, das auf einem Bildschirm erzeugt wurde, als das Material gestreut wurde.

[Bildquelle: Naturmaterialien]

Einer der Mitautoren des Papiers, Dr. Dmitry Kovrizhin, sagte, dass er vor Durchführung der Experimente nicht einmal wusste, wie die Hinweise auf einen Quantenspin-Flüssigkeitszustand aussehen würden. Aber wie viele Wissenschaftler lieferte er den hypothetischen Rahmen für ein solches Experiment, indem er die Frage stellte: "Was würde ich beobachten, wenn ich Hinweise auf eine Quantenspinflüssigkeit sehen würde?" Diese Art der hypothetischen Befragung wurde von seinem Team in der Vergangenheit verwendet und hat sich als sehr nützlich erwiesen. Kovrizhin fuhr fort: "Es macht Spaß, einen anderen neuen Quantenzustand zu haben, den wir noch nie gesehen haben - er bietet uns neue Möglichkeiten, neue Dinge auszuprobieren."

Sehen Sie sich das folgende Video an, das von Wikipedia-orientierten Personen erstellt wurde, um sich über die Majorana-Fermion zu informieren. Dieser YouTube-Kanal namens WikiAudio ist die Audioversion von Wikipedia und wurde erstellt, um sehbehinderten Menschen den Zugang zu den Vorteilen von Wikipedia über Audio zu ermöglichen:

Leah Stephens ist Autorin, Künstlerin, Experimentatorin und Gründerin von Into The Raw. Folgen Sie ihr auf Twitter oder Medium.

Geschrieben von Leah Stephens


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