Cercetătorii de la Universitatea Monash, Australia, au demonstrat teoretic existența unei noi stări a materiei: picături cuantice stabile formate dintr-un amestec inedit de bozoni și fermioni. Studiul, publicat în revista Physical Review Letters, arată cum aceste două tipuri fundamentale de particule, altfel reticente la a interacționa puternic, se pot echilibra pentru a forma un sistem auto-legat.
Particulele se împart în două mari categorii: Particule subatomice (precum fotonii) care pot ocupa simultan aceeași stare cuantică, având capacitatea de a se aglomera și de a acționa la unison, ca o singură undă. și Particule subatomice (precum electronii, protonii sau neutronii) care formează materia vizibilă și care refuză strict să ocupe simultan aceeași stare cuantică, respingându-se reciproc.. Bozonii pot sta oricâți în aceeași stare cuantică. Fermionii, dimpotrivă, nu pot ocupa niciodată aceeași stare cuantică. Noua cercetare arată acum că aceste două grupuri de particule ar putea forma împreună o picătură cuantică stabilă, auto-legată.
Diferența dintre bozoni și fermioni: o limită teoretică depășită
Nu că fermionii și bozonii nu ar interacționa, dar interacțiunile lor tind să fie slabe. Asta e valabil mai ales la temperaturi ultrascăzute, unde bozonii intră în a cincea stare a materiei și devin un Considerată „a cincea stare a materiei”, apare la temperaturi apropiate de zero absolut, când un nor de bozoni își pierde identitatea individuală și se comportă ca un singur „super-atom”..
Formarea unei picături care să conțină ambele tipuri de particule nu era considerată posibilă.
Noua cercetare arată însă că se pot crea circumstanțele potrivite pentru amestecarea celor două. Picăturile cuantice se formează datorită unei forțe de atracție, iar fermionii — care refuză să ocupe aceeași Ansamblul de proprietăți fizice (precum energia, impulsul sau spinul) care descriu complet condiția unei particule subatomice la un moment dat. — produc în același timp o forță de împingere ce împiedică picătura să se prăbușească.
Dincolo de condensatul Bose-Einstein: tranziția de fază cuantică
„Teoriile anterioare puteau descrie aceste sisteme doar atunci când particulele interacționau relativ slab. Noua noastră abordare ne permite să explorăm ce se întâmplă când aceste interacțiuni devin mult mai puternice, moment în care apare fizica cea mai interesantă.”, a declarat autorul principal Sam Foster, cercetător doctorand la Universitatea Monash, într-o declarație.
Teoria sugerează că formarea acestor picături ar fi o Trecerea fizică a materiei dintr-o formă de organizare în alta (ex. transformarea apei din lichid în gaz), determinată de schimbarea unor parametri precum temperatura sau presiunea. asemănătoare trecerii de la starea lichidă la cea gazoasă. Fazele cuantice nu sunt însă guvernate de regulile cu care suntem obișnuiți în fizica clasică.
„Sistemele cuantice se pot comporta în moduri care par imposibile în lumea noastră de zi cu zi. Am demonstrat că aceste două tipuri foarte diferite de particule se pot echilibra perfect una cu cealaltă pentru a crea o picătură stabilă care se menține efectiv unită.”, a adăugat Foster.
Predicțiile pot fi verificate cu aparatura existentă
Echipa consideră că predicțiile teoretice pot fi verificate cu configurația experimentală actuală, fără a fi nevoie de metode noi și sofisticate.
Crearea picăturilor și studierea proprietăților lor reale ar putea dezvălui noi perspective asupra materialelor cuantice, aplicabile în tehnologii viitoare precum calculul cuantic și senzorii cuantici.
„Înțelegerea modului în care materia se organizează în condiții cuantice extreme ne oferă noi instrumente pentru proiectarea și controlul sistemelor cuantice. Deși este vorba de cercetare fundamentală, descoperiri precum aceasta devin adesea fundamentul tehnologiilor cuantice de mâine.”, a continuat Foster.
Următorul pas esențial este validarea experimentală a acestor picături cuantice hibride. Succesul acestor teste nu doar că va confirma existența unei noi stări a materiei, ci va demonstra capacitatea fizicii contemporane de a stabiliza și controla sisteme cuantice considerate până acum incompatibile.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Oamenii antici au dezvoltat un truc uimitor pentru a supraviețui în era glaciară
O moleculă din citrice ar putea fi arma secretă pentru întinerirea ficatului
O nouă grupă de sânge a fost descoperită: ce este varianta rară B(A) și cât de rară este
Descoperire la ATI: reflexul pupilar la întuneric arată semne de conștiință ascunsă
