Физики создали квантовую жидкость, которая никогда не «замерзает»

Исследователи нашли квантовое состояние, которое напоминает жидкость, которая никогда не замерзает. Выравнивание атомов в таком состоянии остается неупорядоченным даже при сверхнизких температурах.

Международная группа физиков открыла квантовое состояние, в котором выравнивание атомов, связанное со спинами, не упорядочено даже при сверхнизких температурах. Ученым удалось охладить созданный материал практически до абсолютного нуля. При этом центральное свойство атомов — их расположение — не «замерзает», как обычно, а остается в «жидком» состоянии, сообщают авторы работы.

На первый взгляд квантовые материалы ничем не отличаются от обычных веществ, но отличия все же есть, говорят исследователи. Внутри таких материалов электроны взаимодействуют с необычной интенсивностью как друг с другом, так и с атомами кристаллической решетки. Это тесное взаимодействие приводит к мощным квантовым эффектам, которые проявляются не только в микроскопическом, но и в макроскопическом масштабе.

Благодаря этим эффектам квантовые материалы обладают необычными свойствами. Например, они могут проводить электричество совершенно без потерь при низких температурах. При этом даже незначительных изменений температуры, давления или электрического напряжения достаточно, чтобы коренным образом изменить поведение материала.

Квантовая жидкость. Изображение: Nan Tang et al., Nature Physics

В своей работе исследователи стремились создать квантовый материал, который не будет изменять своих свойств вне зависимости от температуры среды. Они использовали соединение нескольких элементов — празеодима, циркония и кислорода. Исследователи предположили, что в этом материале свойства кристаллической решетки позволят спинам электронов особым образом взаимодействовать с орбиталями, по которым они «движутся» вокруг ядер атомов.

После серии попыток исследователям удалось создать кристаллы достаточно чистые, чтобы примеси и неоднородности не влияли на расчетные свойства. Они охладили образец до температуры в 20 мК (одна пятидесятая градуса от абсолютного нуля). Результаты экспериментов показали, что в этом состоянии материал сохраняет «жидкие свойства — спины электронов не упорядочиваются. Это первое наблюдение необычного квантового состояния, говорят авторы работы. Они сравнивают его с «водой, которая никогда не замерзнет».

Криогенная установка, использованная в эксперименте. Изображение: Jürgen Jeibmann, HZDR

Новое квантовое состояние можно будет использовать для разработки высокочувствительных квантовых датчиков, полагают ученые. Поскольку их квантовая природа делает их чрезвычайно чувствительными к внешним раздражителям, такие датчики могут регистрировать магнитные поля или температуры с гораздо большей точностью, чем обычные устройства.


Читать далее:

Яйцо сбросили из космоса: посмотрите, что с ним стало

Поедающая мозг амеба распространяется в США: есть ли опасность для России

Посмотрите, как выглядит женщина Тора. Она жила 800 лет назад

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Живые башни из червей: посмотрите на «суперорганизм», который нашли в саду
Наука
Имплантат сетчатки из нанопроводов восстановил зрение у мышей
Наука
На российских сайтах хотят запретить авторизацию через почту Google
Новости
ИИ против айтишников: как новые инструменты меняют ИТ-бизнес
Мнения
Оказалось, Apple Watch «обманывают» в подсчете калорий
Новости
Китай впервые проверил квантовую связь QSDC на борту многоразовой ракеты
Наука
В Москве пройдет форум MOSТИМ 2025 — обсудят цифровизацию в строительстве и выберут лучших в BIM
Новости
Россиянам могут заблокировать входящие звонки из-за рубежа
Новости
Страдающее «лицо» появилось на Солнце: ученые фиксируют поток частиц в сторону Земли
Космос
Маск и Трамп начали войну в соцсетях: что произошло и какие будут последствия
Кейсы
В Нижнем Новгороде создали «умный» материал для 3D-печати человеческих тканей
Наука
ИИ против супербактерий: в ИТМО создали платформу для поиска новых лекарств
Новости
Парк промышленных роботов в России вырос на 62% за один год
Новости
Геофизики объяснили загадочное ускорение сейсмических волн в недрах Земли
Наука
Семь российских вузов разделят 4,7 млрд рублей на исследования в области ИИ
Иннополис
Найден способ изучать квантовые состояния, которые десятилетиями не получалось поймать
Наука
Каталог кейсов применения квантовых технологий представили в России
Новости
Ozempic и мужское здоровье: как препарат влияет на либидо и восприятие размера пениса
Наука
Землю 2.0 нашли рядом со звездой, похожей на Солнце
Космос
Рыбу «Судного дня» случайно нашли в на пляже: почему ее опасаются
Наука