Süper soğutulmuş atomlar kullanarak, fizikçiler ilk kez, kuantum manyetizması olarak adlandırılan garip bir fenomeni gözlemlediler. Bu, tek atomların, küçük çubuk mıknatıs gibi davranırken davranışlarını tarif eder.
Kuantum manyetizması, klasik manyetizmadan biraz farklıdır, çünkü bir mıknatısı buzdolabına yapıştığında gördüğünüz türdür, çünkü bireysel atomlar, nicelleştirilen bir spin, yani nicelleştirilen veya ayrı hallerde (genellikle yukarı veya aşağı olarak adlandırılır) bir kaliteye sahiptir. Her atomun davranışlarını görmek zordu, çünkü atomları aşırı soğuk sıcaklıklara soğutmak ve onları "tuzağa düşürmek" için bir yol bulmak zorundaydılar.
Science dergisinin 24 Mayıs sayısında yer alan yeni bulgu, bazı materyallerin kollektif kuantum özelliklerine bağlı gibi görünen süperiletkenlik gibi fiziksel fenomenleri daha iyi anlamak için de kapıyı açar. [Bükülmüş Fizik: 7 Mind-Üfleme Bulguları]
Spin bilimi
Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH) araştırma ekibi atomların spinine odaklandı çünkü mıknatısları manyetik yapan şey budur - bir mıknatıstaki atomların tüm dönüşleri aynı şekilde işaret edilir.
Atomların spin davranışlarını net olarak görmek için araştırmacılar potasyum atomlarını mutlak sıfıra yakın serinletmek zorunda kaldılar. Bu şekilde, rasgele termal "gürültü" - temel olarak arka plandaki radyasyon ve ısı - etrafındaki potasyum atomlarını delip geçerek görünümü bozmadı.
Bilim adamları daha sonra bir "optik kafes" üretti - çapraz ışınlama lazer ışını seti. Kirişler birbirine karışır ve yüksek ve düşük potansiyel enerjili bölgeler oluşturur. Özgür olmayan nötr atomlar, kafesin düşük enerjili bölgeler olan “kuyularında” oturmaya eğilimlidir.
Kafes inşa edildikten sonra, atomlar kuyuların kenarlarından bazen rasgele "tünel" yapacaktır, çünkü parçacıkların kuantum doğası, aynı anda birden fazla yerde olmalarına veya değişen miktarlarda enerjiye sahip olmalarına izin verir. [Kuantum Fiziği: Doğada Havalı Küçük Parçacıklar]
Atomların optik kafes içinde nerede bulunduğunu belirleyen bir başka faktör de yukarı veya aşağı doğrudur. Eğer spinleri aynı ise, iki atom da iyi olamaz. Bu, atomların ters dönüşlere sahip diğer kişilerle kuyularda tünel yapma eğiliminde olacağı anlamına gelir. Bir süre sonra, bir dizi atom, kendiliğinden kendiliğinden organize edilmemelidir; Bu tür davranışlar, makroskobik dünyada, yönelimleri geniş bir ara değerler değerine sahip olan materyallerden farklıdır; Bu davranış da çoğu şeyin mıknatıs olmadığı nedenidir - atomlardaki elektronların dönüşleri rastgele yönlendirilir ve birbirini iptal eder.
Ve tam olarak araştırmacıların bulduğu şey bu. Atomların spinleri, en azından incelenen deneyi düzenler.
“Soru şu, bu tek boyutlu zincirlerin manyetik özellikleri nedir?” Laboratuvar deneylerini yapan ETH'de bir fizik profesörü olan Tilman Esslinger. "Bu özelliklere sahip malzemelerim var mı? Bu özellikler nasıl yararlı olabilir?"
Kuantum manyetizması
Bu deney, bir kafes içindeki atom sayısını arttırmak ve hatta iki boyutlu, ızgara benzeri atom düzenlemeleri ve muhtemelen üçgen kafesler oluşturmak için olanaklar yaratır.
Uzmanlar arasında yapılan bir tartışma, daha büyük ölçeklerde, kendiliğinden atomların sıralanmasının aynı şekilde gerçekleşip gerçekleşmeyeceğidir. Rastgele bir örnek, bir demir atomu bloğunda, örneğin, herhangi bir yönde bir yukarı veya aşağı atomun görülme ihtimalinin olduğu anlamına gelir. Döndürme durumları, "sıkma sıvısı" denilen bir durumdur - devletlerin bir karışımıdır. Ancak atomların kendiliğinden kendilerini daha büyük ölçeklerde düzenlemeleri olabilir.
Araştırmada yer almayan Buffalo'daki New York Eyalet Üniversitesi'nde yoğunlaşmış madde fiziği teorisi profesörü olan Jong Han, “Kurulumu çeşitli teorik konular üzerine koymuşlardır. "Uzun menzilli düzeni gerçekten kurmuyorlar, yerel bir manyetik düzeni gözlemlediklerini belirlemek istiyorlardı."
Bilim adamlarının bulduğu düzenin daha büyük ölçeklere uzanıp uzanmadığı önemli bir sorudur, çünkü manyetizmanın kendisi atomların hepsinden oluştuğu zaman ortaya çıkar. Genellikle bu dönüşler rastgele hizalanır. Fakat çok düşük sıcaklıklarda ve küçük ölçeklerde, bu değişir ve bu kuantum mıknatıslar farklı davranır.
Han, bu tür kafeslerin, özellikle potansiyel kuyuların iki ya da dörde değil, üç diğerine bağlandığı konfigürasyonların özellikle ilginç olacağını kaydetti. Esslinger'ın laboratuvarı, atomların spinlerin ters olduğu potansiyel kuyulara sıçramaya eğilimli olduğunu gösterdi; ancak kuyucuklar atomun diğer iki atoma atlayabileceği şekilde düzenlenmişse, bu iki atomdan birinin her zaman aynı dönme durumunda olacağı için gitmek için iyi bir seçim yapamaz.
Esslinger, laboratuarının iki boyutlu kafesler kurmayı denemek istediğini ve bu soruyu araştırdığını söyledi. "Geometriyi değiştirirsem manyetizme ne olur? Artık spinlerin yukarı ya da aşağı olması gerekip gerekmediği artık belli değil."
Bizi takip et @wordssidekick, Facebook & Google+. Hakkında orijinal makale WordsSideKick.com.