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
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости
Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей
Новости
Телескоп НАСА для изучения ранней Вселенной сделал первые снимки
Космос
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости