Home » D:News » Fizicienii au descoperit o proprietate a materiei nemaiîntâlnită până acum

Fizicienii au descoperit o proprietate a materiei nemaiîntâlnită până acum

Publicat: 19.02.2013
Descoperirea unor noi proprietăţi ale materiei se traduce, de obicei, în dezvoltarea unor tehnologii noi, utile tuturor: superconductorii, ecranele cu cristale lichide, trenurile cu levitaţie magnetică etc. Recent, fizicienii au dezvăluit o altă însuşire a materiei care ar putea stimula apariţia unei noi generaţii de invenţii şi inovaţii.

În ultimii 25 de ani, fizicienii au tot observat un fenomen neobişnuit – o emisie de căldură – atunci când realizau experimente care implicau răcirea unui compus al uraniului până aproape de temperatura de zero absolut.

Când compusul respectiv, URu2Si2, era răcit la temperatura de -261 grade Celsius, se observa o descreştere a „haosului” din sistem: moleculele treceau brusc într-o stare ordonată, proces însoţit de o emisie de căldură căreia oamenii de ştiinţă nu-i puteau găsi o explicaţie. De unde venea această cantitate de căldură suplimentară?

Răspunsul cel mai probabil, care a fost prezentat într-o lucrare publicată în Nature de către Piers Coleman, profesor la Universitatea Rutgers, SUA, are în centru observaţia că acest material suferă o tranziţie de fază (cum este şi trecerea apei din stare lichidă în stare solidă, prin îngheţare), la nivel cuantic însă, reflectând existenţa unei proprietăţi a materiei anterior necunoscută.

În căutarea unor noi materiale cu proprietăţi exotice, fizicienii urmăresc mereu modul în care electronii se deplasează şi se influenţează unii pe ceilalţi. Pentru a descoperi proprietăţi care apar în condiţii extreme, specialiştii în fizică teoretică (precum Piers Coleman) elaborează ecuaţii pe care le trimit apoi specialiştilor în fizică experimentală, care le testează utilizând echipamente precum LHC, pentru a verifica dacă sunt corecte. 

„Pe parcurs, dăm uneori peste ceva uimitor, cum ar fi superconductivitatatea la temperaturi ridicate, care este aplicată în cazul trenurilor cu levitaţie”, spune prof. Coleman.

Noile proprietăţi fizice sunt caracterizate prin aşa-numite ruperi ale simetriei (de ordin fizic), un fenomen pe care îl vedem zilnic. Dacă rotim o sferă în jurul axei ei, va arăta la fel în orice punct al rotaţiei, dar, dacă rotim un cub, arată la fel la fiecare 90 de grade de rotaţie, nu permanent. Deci, cubul rupe simetria rotaţională continuă.

Magneţii exemplifică o rupere de simetrie care e mai dificil de vizualizat, deoarece se referă la o caracteristică numită de fizicieni „simetrie prin inversarea timpului” sau simetrie-T. E vorba despre ideea că mişcarea particulelor arată la fel indiferent că se desfăşoară înainte sau înapoi în timp, „ca şi cum ai derula un film înainte şi înapoi”, spune prof. Coleman, pentru comparaţie.

În cazul magneţilor, dacă derulezi filmul înapoi, câmpul magnetic produs îşi inversează direcţia. Trebuie să inversezi de două ori timpul pentru a readuce câmpul magnetic la starea originară.

Ceea ce au observat oamenii de ştiinţă în cazul răcirii compusului de uraniu era că substanţa crea o rupere a dublei simetrii-T – de două ori mai complexă decât în exemplul cu magneţii. Fizicienii au denumit această nouă proprietate ordine hastatică – după cuvântul hasta, un cuvânt latin care înseamnă suliţă, cu care seamănă particulele în starea ordonată.

Teoria a fost testată şi confirmată prin experimente relizate în acceleratoare de particule din SUA şi Japonia.

”Particulele existente în natură se împart în două categorii. Unele au o proprietate care, supusă inversării timpului, revine la starea ei iniţială” (ca o bilă care revine în punctul din care a plecat, după ce a parcurs un traseu circular), a explicat prof. Coleman. 

”Altele revin la strea iniţială doar atunci când se realizează de două ori inversarea timpului”. O asemenea proprietate au electronii, care pot fi descrişi prin analogie cu o bilă care se rostogoleşte de-a lungul unei panglici Möbius (în geometrie, panglica Möbius descrie o suprafaţă care are o singură faţă – vezi figura de mai jos.). O rotire îi readuce în punctul din care au plecat, dar orientaţi invers.

Noua teorie a ordinii, care implică spinul electronilor (o proprietatate cuantică intrinsecă legată de mişcarea de rotaţie a electronilor), rupe dubla simetrie-T şi prezintă o simetrie-T cvadruplă. 

După spusele prof. Coleman, ne aflăm în plină „revoluţie cuantică” şi specialistul anticipează că noile descoperiri în acest domeniu ar putea duce, într-o bună zi, la inventarea unor tehnologii revoluţionare, extrem de performante.

Sursa: The Verge

Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Virgiliu, poetul preferat al romanilor
Virgiliu, poetul preferat al romanilor
Atomii de aur ar putea debloca reacții organice necesare tehnologiilor din viitor
Atomii de aur ar putea debloca reacții organice necesare tehnologiilor din viitor
Cum să te trezești mai bine dimineața? Iată patru pași simpli de urmat
Cum să te trezești mai bine dimineața? Iată patru pași simpli de urmat
Un mesaj în sticlă găsit în Scoția este printre cele mai vechi descoperite vreodată
Un mesaj în sticlă găsit în Scoția este printre cele mai vechi descoperite vreodată
Recomandarea de opt pahare de apă pe zi, excesivă pentru majoritatea oamenilor, arată un studiu
Recomandarea de opt pahare de apă pe zi, excesivă pentru majoritatea oamenilor, arată un studiu
O nouă specie de dinozaur a fost descoperită în Geoparcul Internațional UNESCO Țara Hațegului
O nouă specie de dinozaur a fost descoperită în Geoparcul Internațional UNESCO Țara Hațegului
Aron Pumnul, profesorul care i-a marcat tinereţea lui Mihai Eminescu. A fost urmărit de autorităţile maghiare
Aron Pumnul, profesorul care i-a marcat tinereţea lui Mihai Eminescu. A fost urmărit de autorităţile maghiare
Obiecte care i-au aparținut lui Marilyn Monroe, scoase la licitație
Obiecte care i-au aparținut lui Marilyn Monroe, scoase la licitație
Romsilva pune la vânzare peste 30.000 de pomi de Crăciun
Romsilva pune la vânzare peste 30.000 de pomi de Crăciun
O femeie din Mexic a fost tranșată pentru organe de un bărbat cunoscut pe Internet
O femeie din Mexic a fost tranșată pentru organe de un bărbat cunoscut pe Internet
Un elev american a descoperit o mare farsă pe Wikipedia
Un elev american a descoperit o mare farsă pe Wikipedia
Dormitul cu lumina artificială crește riscul de diabet, arată noi cercetări
Dormitul cu lumina artificială crește riscul de diabet, arată noi cercetări
Cât de frig era, de fapt, în era glaciară? Viermii de pământ dezvăluie răspunsul
Cât de frig era, de fapt, în era glaciară? Viermii de pământ dezvăluie răspunsul
Astronomii au creat cea mai detaliată hartă a Universului de până acum
Astronomii au creat cea mai detaliată hartă a Universului de până acum
O lună misterioasă din Sistemul Solar ar putea fi cheia pentru găsirea vieții extraterestre
O lună misterioasă din Sistemul Solar ar putea fi cheia pentru găsirea vieții extraterestre
Cum s-a format Marea Barieră de Corali? Originile sale misterioase, în sfârșit, explicate
Cum s-a format Marea Barieră de Corali? Originile sale misterioase, în sfârșit, explicate
O fosilă ar putea fi cea mai mare broască țestoasă marină care a trăit vreodată pe Terra
O fosilă ar putea fi cea mai mare broască țestoasă marină care a trăit vreodată pe Terra
Salvatore Ferragamo, drumul de la demisol la casa de modă cu 4000 de angajați
Salvatore Ferragamo, drumul de la demisol la casa de modă cu 4000 de angajați