ANDROID.COM.PL – społeczność entuzjastów technologii
Nowy stan materii

Naukowcy odkryli nowy stan materii – czas działa dla niego inaczej

Autor: Paweł Maretycz Kategoria: Newsy

Naukowcy odkryli jednak kolejny stan materii, którego główną cechą jest nietypowa forma nadprzewodnictwa elektrycznego, oraz złamanie symetrii czasowej. Jest on w zasadzie podobny do klasycznych nadprzewodników jeśli chodzi o kwestię oporu elektrycznego. Tu jednak podobieństwa się kończą.

Nowy stan materii

Nowy stan materii

Główną zasadą nadprzewodnictwa jest to, że elektrony tworzą pary. Okazuje się jednak, że mogą one również łączyć się w czwórki. Fizycy z KTH opublikowali pierwsze eksperymentalne dowody tego poczwórnego efektu oraz mechanizm, dzięki któremu ten stan materii zachodzi. Profesor Egor Babaev i jego współpracownicy przedstawili w Nature Physics dowody na poczwórne oddziaływanie fermionów (w bardzo dużym skrócie podstawowych budulców materii) w serii pomiarów eksperymentalnych na materiale opartym na żelazie: Ba1-xKxFe2As2. Wyniki te uzyskano prawie 20 lat po tym, jak Babaev po raz pierwszy przewidział tego typu zjawisko, a osiem lat po tym, jak opublikował pracę, w której przewidział, że może ono wystąpić w tym materiale.

Zobacz też: Aktualizacje Windows 11 mniejsze o 40% – Microsoft tłumaczy zmiany

Łączenie elektronów w pary umożliwia kwantowy stan nadprzewodnictwa, czyli stan przewodnictwa o zerowej rezystancji. Występuje on w materiale w wyniku łączenia się dwóch elektronów, a nie odpychania się od siebie, jak to ma miejsce w próżni. Zjawisko to zostało po raz pierwszy opisane w teorii przez Leona Coopera, Johna Bardeena i Johna Schrieffera, których praca została nagrodzona Nagrodą Nobla w 1972 roku.

Zobacz też: Teraz kupisz Xiaomi 11 Lite NE 5G z ciekawym prezentem

Normalnie dwa elektrony, które są ujemnie naładowanymi cząstkami subatomowymi, silnie się odpychają. Jednak w niskich temperaturach w krysztale stają się one luźno związane w pary, dając początek solidnemu porządkowi dalekiego zasięgu. Prądy par elektronów nie rozpraszają się już od defektów i przeszkód, a przewodnik może stracić cały opór elektryczny, stając się nowym stanem materii: nadprzewodnikiem. Dopiero w ostatnich latach teoretyczna koncepcja kondensatów czterofermionowych zyskała szeroką akceptację.

Stan poczwórnego fermionu

Aby stan poczwórnego fermionu mógł zaistnieć, musi istnieć coś, co zapobiega kondensacji par i uniemożliwia ich przepływ bez oporu, a jednocześnie pozwala na kondensację kompozytów czteroelektronowych. Teoria Bardeena-Coopera-Schrieffera nie dopuszczała takiego zachowania, więc kiedy eksperymentalny współpracownik Babaeva z Technische Universtät Dresden, Vadim Grinenko, znalazł w 2018 roku pierwsze oznaki poczwórnego kondensatu fermionów, zakwestionował lata dominującej naukowej zgody. To, co nastąpiło później, to trzy lata eksperymentów i badań w laboratoriach w wielu instytucjach w celu potwierdzenia odkrycia.

Brak symetrii czasowej

Babaev stwierdził, że kluczem do obserwacji jest to, że fermionowe poczwórne kondensaty spontanicznie łamią symetrię czasowo-odwrotną. W fizyce symetria czasowo-odwrotna to matematyczna operacja polegająca na zastąpieniu we wzorach lub równaniach wyrażenia dla czasu jego ujemną wartością, tak aby opisywały one zdarzenie, w którym czas biegnie do tyłu lub wszystkie ruchy są odwrócone. Jeśli odwróci się kierunek upływu czasu, podstawowe prawa fizyki nadal obowiązują. Dotyczy to również typowych nadprzewodników: jeśli strzałka czasu zostanie odwrócona, typowy nadprzewodnik nadal będzie w tym samym stanie nadprzewodnictwa. Rzecz w tym, że w przypadku nowego stanu materii odwrócenie jej powoduje osiągnięcie jeszcze innego stanu.

Prawdopodobnie potrzeba będzie wielu lat badań, aby w pełni zrozumieć ten stan. Eksperymenty otwierają wiele nowych pytań, ujawniając szereg innych niezwykłych właściwości związanych z jego reakcją na gradienty termiczne, pola magnetyczne i ultradźwięki, które wciąż muszą być lepiej poznane.

— Podkreśla naukowiec.

Źródło: Scitechdaily

Sprawdź najnowsze wpisy