Vedci objavili piate skupenstvo hmoty, ktoré mení všetko

Učebnice fyziky, ktoré poznáme zo strednej školy, nám predstavili štyri základné skupenstvá hmoty: pevné, kvapalné, plynné a plazmu. Tento zoznam však už nie je kompletný. Tím fyzikov z University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC) totiž ohlásil objav úplne nového, piateho skupenstva hmoty, ktoré nazvali „kvantový tekutý kryštál“. 

Zdroj Foto: Rutgers University

Tento prelomový objav, publikovaný v prestížnom časopise Nature, neopisuje nové usporiadanie atómov, ale úplne nový stav správania sa elektrónov. V tomto exotickom stave sa elektróny správajú kolektívne, tečú ako kvapalina, no zároveň si zachovávajú určitú formu kryštalickej usporiadanosti, čím narúšajú základné symetrie materiálu.

Pre lepšiu predstavu si môžeme pomôcť analógiou s tekutými kryštálmi v LCD obrazovkách, kde sú molekuly usporiadané v jednom smere, ale v ostatných sa môžu voľne pohybovať. Vedci tento jav pozorovali pri štúdiu materiálu nazývaného diselenid nióbu (NbSe2) pri extrémne nízkych teplotách. Očakávali, že vlny elektrónov, známe ako vlny nábojovej hustoty (CDW), pri ochladení zamrznú do statického, pevného vzoru.

Namiesto toho však elektróny zostali v takzvanom „frustrovanom“ stave – kvantová mechanika im bránila usadiť sa do energeticky najvýhodnejšej pevnej formy, a tak vytvorili tento dynamický, tekutý, no zároveň usporiadaný stav. Tento objav nie je len akademickou kuriozitou, ale otvára dvere k riešeniu dvoch najväčších výziev modernej technológie: supravodivosti pri vysokých teplotách a kvantovým počítačom.

Pochopenie toho, ako sa elektróny organizujú v tomto novom skupenstve, by mohlo viesť k vývoju supravodičov, ktoré by fungovali bez potreby extrémneho chladenia, čo by znamenalo revolúciu v energetike a doprave. Pre kvantové počítače zas tento stav ponúka potenciálne stabilné prostredie, v ktorom by sa kvantové informácie (qubity) mohli uchovávať a spracovávať bez toho, aby boli ľahko narušené vonkajším prostredím, čo je dnes hlavnou prekážkou ich vývoja.

Ukazuje sa, že budúcnosť technológií nezávisí len od lepšieho softvéru, ale aj od objavovania a vytvárania úplne nových foriem hmoty, na ktorých tento softvér pobeží. Tento objav je dokonalým príkladom toho, ako pokroky v materiálovej vede a kvantovej výpočtovej technike idú ruka v ruke a navzájom sa poháňajú vpred. Potreba výkonnejších kvantových počítačov stimuluje výskum exotických materiálov a tieto materiály následne odhaľujú nové kvantové javy, ktoré môžu inšpirovať úplne nové počítačové architektúry.

Zdroj: thebrighterside.news.

^{Zdroj Foto: Rutgers University}

Zobrazit Galériu