Az amerikai kormány tudósai új halmazállapotot fedeztek fel: a “félig jég, félig tűz”

Amerikai kormánytudósok egy különleges, “félig jég, félig tűz” néven ismert új halmazállapotot azonosítottak, amely az elektronok ellentétes spinű állapotait egyesíti egy egyedi mágnesben. Ez az áttörés jelentős előrelépést hozhat a kvantumszámítástechnikában. Az új halmazállapot az atomokon belül a “felfelé” irányuló elektronspineket (amelyek rendkívül rendezettek és hideg ciklusoknak nevezik őket) kombinálja a “lefelé” irányuló spinekkel (amelyek rendezetlenek és forró ciklusoknak nevezik őket) – innen ered a “félig jég, félig tűz” elnevezés.

Jelentős tudományos áttörés

Ez a felfedezés nemcsak újszerűsége miatt jelentős, hanem azért is, mert elfogadható hőmérsékleten képes éles átmenetet létrehozni a különböző fázisok között. Az újonnan megfigyelt állapot ikertestvére a “félig tűz, félig jég” állapotnak, amelyet ugyanez a kutatócsoport a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban (Brookhaven National Laboratory) fedezett fel 2016-ban.

Ezek a felfedezések betekintést nyújtanak a fizika és az anyagtudomány központi kérdéseibe, és fontos előrelépést jelentenek az egzotikus tulajdonságokkal rendelkező új anyagok azonosításában.

A hiányzó puzzle-darabok

A kutatók először egy ferrimágneses anyag, az Sr3CuIrO6 vizsgálatakor azonosították a “félig jég, félig tűz” állapotot. Ez az anyag stronciumból, rézből, irídiumból és oxigénből áll. Ugyanebben az anyagban már korábban is felfedezték a “félig tűz, félig jég” állapotot, amelyet külső mágneses mező segítségével idéztek elő.

Bár az eredeti felfedezés izgalmas volt, a tudósok elismerték, hogy az csupán az első lépés volt. “Bár kiterjedt kutatásokat végeztünk, még mindig nem tudtuk, hogyan lehetne hasznosítani ezt az állapotot. Hiányoztak a kirakós darabjai” – mondta Tsvelik.

Most a legújabb kutatás feltárta, hogy a “félig tűz, félig jég” állapotnak van egy rejtett, ellentétes állapota, amelyben a forró és hideg spinek helyet cserélnek. A csapat azonosított egy rendkívül szűk hőmérsékleti tartományt, ahol a fázisváltás megtörténik.

Ez az ultraéles fázisváltás előrelépést jelenthet a hűtéstechnológiában, és a fázisok akár kvantuminformáció-tárolásra is alkalmasak lehetnek. “Az új lehetőségek ajtaja most szélesre tárult” – mondta Yin.

2025, adrienne, www.livescience.com alapján