O stare a materiei recent descoperită este precum uleiul amestecat cu apă

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

O stare a materiei recent descoperită este precum uleiul amestecat cu apă. Particulele pot fi împărțite în două categorii largi: bosoni și fermioni. Bosonii „preferă” să se afle unii lângă alții și pot avea aceeași stare cuantică. Fermionii, în schimb, nu pot avea niciodată aceeași stare cuantică.

O stare a materiei recent descoperită este precum uleiul amestecat cu apă. Un nou studiu arată acum că este posibil ca aceste două categorii de particule să formeze împreună o picătură cuantică stabilă, care se menține singură.

Asta nu înseamnă că fermionii și bosonii nu interacționează, ci doar că, în mod obișnuit, interacțiunile dintre ei sunt slabe. Acest lucru este valabil mai ales la temperaturi ultrareci, unde bosonii pot trece într-o a cincea stare a materiei, formând un condensat Bose-Einstein.

Până acum, nu se considera că o picătură formată din ambele tipuri de particule ar putea exista în mod stabil.

Care sunt condițiile pentru ca această stare a materiei recent descoperită să poată apărea?

Noua cercetare arată că pot fi create condițiile potrivite pentru a amesteca aceste tipuri de particule. Picăturile cuantice apar datorită unei forțe de atracție dintre particule, în timp ce fermionii, mai „recalcitranți”, generează simultan o forță de respingere care împiedică picătura să se spargă.

„Teoriile anterioare puteau descrie aceste sisteme doar atunci când particulele interacționau relativ slab. Noua noastră abordare ne permite să explorăm ce se întâmplă atunci când aceste interacțiuni devin mult mai puternice, iar aici apar cele mai interesante fenomene fizice”, a declarat autorul principal al studiului, Sam Foster, cercetător doctorand la Universitatea Monash (Australia).

Teoria sugerează că formarea acestor picături ar reprezenta o tranziție de fază similară trecerii unei substanțe din stare lichidă în stare gazoasă. Aceste faze cuantice nu sunt guvernate de regulile cu care suntem obișnuiți în lumea fizicii clasice.

„Sistemele cuantice se pot comporta în moduri care par imposibile în lumea noastră de zi cu zi. Am arătat că aceste două tipuri foarte diferite de particule se pot echilibra perfect pentru a crea o picătură stabilă, care practic se menține singură”, a adăugat Foster.

Baza pentru tehnologiile viitorului

Cercetătorii consideră că predicțiile teoretice pot fi testate folosind instalațiile experimentale existente, fără să fie nevoie de metode sau tehnologii noi. Posibilitatea de a crea aceste picături și de a le studia proprietățile reale ar putea oferi noi informații despre materialele cuantice, cu potențiale aplicații în tehnologii viitoare precum calculatoarele cuantice și senzorii cuantici.

„Înțelegerea modului în care materia se organizează în condiții cuantice extreme ne oferă noi instrumente pentru proiectarea și controlarea sistemelor cuantice. Deși este vorba despre cercetare fundamentală, descoperiri de acest fel devin adesea baza tehnologiilor cuantice ale viitorului”, a continuat Foster, citat de IFL Science.

Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

În aprilie 2029, un asteroid va trece la limită pe lângă Pământ. Cercetătorii, îngrijorați de posibile consecințe

Astronomii ar fi descoperit prima exolună din afara Sistemului Solar

O descoperire făcută pe fața nevăzută a Lunii ar putea rescrie istoria Sistemului Solar

Singurul loc din Sistemul Solar în care astronomii au observat direct un material ciudat