Descoperirea comportamentului cuantic la izolatori sugerează posibile noi particule

În urma unei descoperiri surprinzătoare, fizicienii de la Princeton au observat un comportament cuantic neașteptat într-un izolator fabricat dintr-un material numit diteluridă de tungsten.

Acest fenomen, cunoscut sub numele de oscilație cuantică, este de obicei observat în metale mai degrabă decât în ​​izolatori, iar descoperirea sa oferă noi perspective asupra înțelegerii noastre despre lumea cuantică, conform Phys.

• Cum au trecut razele cosmice prin atmosfera Pământului acum 41.000 de ani?
• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator

Descoperirile sugerează, de asemenea, existența unui tip cu totul nou de particule cuantice. În teoria cuantică stabilită a materialelor, izolatorii nu au fost considerați capabili să experimenteze oscilații cuantice, până acum.

„Dacă interpretările noastre sunt corecte, vedem o formă fundamental nouă de materie cuantică. Acum ne imaginăm o lume cuantică complet nouă ascunsă în izolatoare”, a spus Sanfeng Wu, profesor asistent de fizică la Universitatea Princeton, SUA, și autorul principal al unei lucrări recente din publicația Nature care detaliază această nouă descoperire.

Ce se știa până acum despre oscilațiile cuantice din metale și izolatori

Observarea oscilațiilor cuantice a fost considerată multă vreme un semn distinctiv al diferenței dintre metale și izolatori. În metale, electronii sunt foarte mobili, iar rezistivitatea – rezistența la conducerea electrică – este slabă. Cu aproape un secol în urmă, cercetătorii au observat că un câmp magnetic, cuplat cu temperaturi foarte scăzute, poate determina trecerea electronilor de la o stare „clasică” la o stare cuantică, provocând oscilații în rezistivitatea metalului.

La izolatori, în schimb, electronii nu se pot mișca și materialele au o rezistivitate foarte mare, așa că nu se așteaptă să apară astfel de oscilații cuantice, indiferent de puterea câmpului magnetic aplicat.

Descoperirea a fost făcută atunci când cercetătorii studiau un material numit ditelurid de tungsten, pe care l-au transformat într-un material bidimensional. Au pregătit materialul folosind bandă scotch standard pentru a exfolia din ce în ce mai mult, sau pentru a „rade” straturile până la ceea ce se numește monostrat – un singur strat subțire de atom.

Ditelurida groasă de tungsten se comportă ca un metal. Dar odată ce este transformat într-un monostrat, devine un izolator foarte puternic. „Acest material are o mulțime de proprietăți cuantice speciale”, a mai spus Wu.

Ce rezultat au obținut oamenii de știință, în urma testelor

Cercetătorii s-au apucat apoi să măsoare rezistivitatea diteluridei de tungsten monostrat sub câmpuri magnetice. Spre surprinderea lor, rezistivitatea izolatorului, în ciuda faptului că este destul de mare, a început să oscileze pe măsură ce câmpul magnetic a crescut, indicând trecerea într-o stare cuantică.

De fapt, materialul – un izolator foarte puternic – prezenta cea mai remarcabilă proprietate cuantică a unui metal. „Aceasta a fost o surpriză totală”, a spus Wu. „Ne-am întrebat ce se întâmplă aici. Încă nu înțelegem pe deplin”. Wu a subliniat că nu există teorii actuale care să explice acest fenomen.

Vă invităm să citiți și:

Cel mai mic meci de Go a avut loc la scară cuantică

Oamenii de știință au reușit teleportarea cuantică folosind o teorie a lui Albert Einstein

Un nou succes pentru tehnologia cuantică. Cercetătorii au reuşit să creeze qubiţi funcţionali la temperatura camerei

Fizica cuantică loveşte din nou. Nu există o realitate obiectivă