Eksperimentai, naudojant lazerio šviesą ir nagų dydžio pilkos spalvos gabalus, gali būti užuominos į pagrindinį mokslinį galvosūkį: Koks yra ryšys tarp kasdienio klasikinės fizikos pasaulio ir paslėpto kvantinio pasaulio, kuriame laikomasi visiškai skirtingų taisyklių?
„Mes radome specifinę medžiagą, sėdinčią tarp dviejų“, - sako Johnas Hopkinso universiteto fizikos profesorius Peteris Armitage'as, paskelbęs savo darbą žurnale „Nature“. Šeši Johns Hopkins ir Rutgers universiteto mokslininkai dirbo su medžiagomis, vadinamomis topologiniais izoliatoriais, galinčiais vykdyti elektrą jų atomo storio paviršiuje, bet ne jo viduje.
- „Salik.biz“
Topologiniai izoliatoriai buvo numatyti devintajame dešimtmetyje, pirmą kartą aptikti 2007 m. Ir nuo to laiko buvo aktyviai tiriami. Sudarytos iš šimtų elementų, šios medžiagos gali pasižymėti kvantinėmis savybėmis, kurios paprastai pasireiškia tik mikroskopu, bet vis tiek lieka matomos plika akimi.
Eksperimentai, apie kuriuos rašė „Science“, padėjo šias medžiagas į atskirą materijos būseną, kuri „demonstruoja makroskopinį kvantinį mechaninį poveikį“, sako Armitage. „Apie kvantinę mechaniką paprastai mes galvojame kaip apie mažų dalykų teoriją, tačiau šioje sistemoje kvantinė mechanika pasireiškia makroskopinėmis ilgio skalėmis. Eksperimentai tapo įmanomi dėl unikalios įrangos, sukurtos mano laboratorijoje “.
Kaip eksperimento dalis tamsiai pilkos medžiagos, pagamintos iš bismuto ir seleno elementų, kurių kiekvieno ilgis buvo keli milimetrai ir įvairaus storio, pavyzdžius smogė plika akimi nematomi teraherciniai šviesos pluoštai. Tyrėjai išmatavo atspindėtą šviesą, sklindančią iš medžiagų pavyzdžių, ir rado medžiagos kvantinės būsenos atspaudus.
Tiksliau, jie nustatė, kad kai šviesa pratekėjo per medžiagą, banga pasižymėjo savybėmis, susijusiomis su fizinėmis konstantomis, kurios paprastai matuojamos tik atliekant atominio masto eksperimentus. Šios savybės atitiko kvantinės būsenos prognozes.
Šie rezultatai pagilina supratimą apie topologinius izoliatorius ir taip pat gali prisidėti kuriant kitą sritį, kurią Armitage vadina „centrine šiuolaikinės fizikos problema“. Koks yra ryšys tarp makroskopinio klasikinio pasaulio ir mikroskopinio kvantinio pasaulio, iš kurio teka pirmasis?
Nuo XX amžiaus pradžios mokslininkai bandė suprasti, kaip vienas fizinių įstatymų rinkinys, reglamentuojantis didesnius nei tam tikras dydis objektus, gali egzistuoti kartu su kitu įstatymų rinkiniu, reglamentuojančiu atominę ir subatominę mastelius. Kaip klasikinė mechanika išplaukia iš kvantinės mechanikos ir kur yra riba, skirianti šias sferas?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Į šiuos klausimus dar reikia atsakyti, tačiau topologiniai izoliatoriai gali būti sprendimo dalis.
„Tai yra dėlionės dalis“, - sako „Armitage“.
ILYA KHEL