Az átkozott kvantumrejtély végre megfejtve

A rejtélyes spin-folyadék világa

A kvantum spin-folyadékokat hosszú évek óta vizsgálják, mert új technológiák – például a kvantumszámítógépek vagy a veszteségmentes energiaátvitel – alapját adhatják. Ezek az anyagok nem rendeződnek hagyományos mágnessé, hanem a mágneses momentumok kvantumszinten örökké összefonódva, kollektíven mozognak, szinte az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékleten is. Ez a furcsa viselkedés a megjelenő (emergens) kvantumelektrodinamikára emlékeztet.

Úttörő kísérletek: polarizált neutronokkal

A kutatók polarizált neutronszórást használtak, és így ki tudták szűrni a más forrásból származó jeleket, a mágneses szórásra összpontosítva. Ez lehetővé tette, hogy az anyagban megfigyeljék az emergens fotonokat – a kvantum spinjég egyik meghatározó jellemzőjét. A méréseket speciális hőkapacitás-vizsgálatokkal is alátámasztották: ezek alapján ezek az emergens fotonok a hanghullámokhoz hasonlóan terjednek az anyagban. Korábbi próbálkozásokat műszerzaj vagy pontatlan adatok hiúsítottak meg, de az új, precíziós módszerekkel most sikerült áttörni a régi akadályokon.

Végre tiszta bizonyíték – új kapuk a kvantumfizikában

A cérium–cirkónium-oxidban végzett vizsgálatok során először sikerült egyszerre észlelni a kvantum spinjég jellemzőit: az emergens fotonokat és az úgynevezett spinonokat. Ezzel egy több évtizedes vitában sikerült pontot tenni a kérdés végére, és új alapokat teremteni a kvantumfizika és az új technológiák kutatásához. Gao Bin, a tanulmány első szerzője szerint az eredmények arra ösztönzik a tudósokat, hogy új szemszögből vizsgálják meg a mágneseket és a kvantumanyagokat, hiszen ezek viselkedése rendkívül különleges lehet.

Nemzetközi összefogás

A munkában kanadai, osztrák, német és amerikai kutatók vettek részt, a támogatást amerikai energiaügyi intézmények és alapítványok biztosították, ami jól mutatja, mekkora jelentőségű mérföldkőhöz érkezett az anyagtudomány.

2025, adrienne, www.sciencedaily.com alapján