تم اكتشاف حالة جديدة من التجميع في مادة ثنائية الأبعاد

وجد فريق دولي من الباحثين دليلا على وجود حالة جديدة وغامضة من التجمع، بحيث تم التنبؤ بوجودها لأول مرة قبل 40 عاما، في المادة الفعلية. تتسبب حالة التجميع هذه، المعروفة باسم "سائل الدوران الكمي"، في تفكك الإلكترونات الموجودة بداخله

[ترجمة د.نحماني موشيه]
وجد فريق دولي من الباحثين دليلا على وجود حالة جديدة وغامضة من التجمع، بحيث تم التنبؤ بوجودها لأول مرة قبل 40 عاما، في المادة الفعلية. تتسبب حالة التجميع هذه، المعروفة باسم "سائل الدوران الكمي"، في تفكك الإلكترونات الموجودة بداخله.

وتمكن فريق الباحثين، بما في ذلك فيزيائيون من جامعة كامبريدج، من قياس آثار أجزاء الجسيمات هذه، المعروفة باسم فرميونات ماجورا، في مادة ثنائية الأبعاد تشبه بنيتها بنية الجرافين. تتفق نتائجهم التجريبية بشكل ممتاز مع أحد النماذج النظرية الرئيسية للسائل الكمي المغزلي، وهو نموذج كيتايف. وقد نُشرت نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Nature Materials. تعتبر السوائل المغزلية الكمومية حالة تجميع غامضة "مختبئة" داخل مواد مغناطيسية معينة، على الرغم من أنه لم يتم ملاحظتها رسميًا في الطبيعة.

إن ملاحظة واحدة من أكثر الخصائص الرائعة لحالة التجميع هذه في المواد الحقيقية - تقسيم الإلكترون - يعد إنجازًا كبيرًا. يمكن استخدام الجسيمات الناتجة، فرميونات ماجورنا، كوحدات بناء لأجهزة الكمبيوتر الكمومية، والتي ستكون أسرع بكثير من أجهزة الكمبيوتر الحالية. وقال أحد الباحثين من جامعة كامبريدج: "هذه حالة كمومية جديدة للمادة، وهي حالة تم التنبؤ بها سابقًا ولكن لم يتم رؤيتها من قبل".

في المادة المغناطيسية العادية، يتصرف كل إلكترون كمغناطيس صغير. عندما يتم تبريد مادة ما إلى درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية، فإن هذه المغناطيسات ستنظم نفسها بطريقة منظمة على نطاق واسع، بحيث تشير جميع الأقطاب الشمالية إلى نفس الاتجاه. ومع ذلك، في مادة تحتوي على حالة سائل مغزلي، حتى لو تم تبريد المادة إلى الصفر المطلق، فإن المغناطيسات الصغيرة لن ترتب نفسها أبدًا بترتيب ثابت، ولكنها ستخلق خليطًا نتيجة للتقلبات الكمومية. وقال أحد الباحثين: "حتى وقت قريب، لم نكن نعرف حتى كيف يجب أن تبدو بصمات السائل الكمي المغزلي". واستخدم الباحثون أساليب تشتت النيوترونات أثناء اختبار الخواص المغناطيسية لمسحوق كلوريد الروثينيوم الذي تعرض لإشعاع النيوترونات، وملاحظة نمط التداخل الذي أحدثته النيوترونات على الشاشة أثناء تناثرها من العينة. من شأن المغناطيس العادي أن ينتج خطوطًا حادة وواضحة، لكن حتى الآن لم يعرف الباحثون كيف سيبدو نمط خط فرميونات ماجورنا في السائل الكمي المغزلي. إن التنبؤ النظري الذي نشره الباحث نول عام 2014 حول نمط الخطوط يتوافق بشكل جيد مع نتائج التجربة: الحصول على تلال واسعة بدلا من الخطوط الحادة. تشكل هذه النتائج أول دليل على الإطلاق على وجود سائل كمي مغزلي. يوضح الباحث الرئيسي: "تعتبر النتائج التي توصلنا إليها خطوة مهمة في فهم الحالة الكمومية للمادة".

ملخص المقال
لإشعار الباحثين