Fizycy po raz pierwszy zaobserwowali powstawanie kwazicząstek
Fizycy po raz pierwszy w historii uchwycili moment powstawania kwazicząstek. To wielka chwila dla całego świata nauki.
Naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali tworzenie kwazicząstek - dziwne zjawisko występujące w niektórych ciałach stałych. Uchwycenie momentu tworzenia kwazicząstek może zmienić nasz sposób budowania ultraszybkich urządzeń elektronicznych i przybliżyć nas do rozwoju komputerów kwantowych.
Ale czym tak naprawdę jest kwazicząstka? Jest to pojęcie używane do opisania niektórych dziwnych zjawisk fizycznych, które dzieją się w niecodziennych okolicznościach, np. w systemach kwantowych wielu ciał lub materiałach półprzewodnikowych. Przykładem jest elektron poruszający się w ciele stałym. Podczas tego ruchu, dochodzi do polaryzacji chmury elektronów w materiale, które można opisać mianem kwazicząstki. Można przypisać im różne własności fizyczne.
- Można zobrazować to jako narciarza zjeżdżającego po stoku w prószącym śniegu. Narciarz jest otoczony chmurą kryształów śniegu. Razem z nimi tworzy system, który ma inne właściwości, niż narciarz bez chmury - powiedział Rudolf Grimm z Uniwersytetu w Innsbrucku.
Kwazicząstki i ich formacje zostały szeroko opisane w modelach teoretycznych, ale ich obserwacja w naturalnych warunkach jest prawdziwym wyzwaniem. To dlatego, że zjawisko to dzieje się w bardzo małej skali i jest niesamowicie krótkie.
- Procesy te trwają tylko kilka attosekund, co sprawia, że ich obserwacja jest niezwykle trudna - powiedział Grimm.
1 attosekunda to jedna trylionowa sekundy. Jest to czas, w którym światło przebywa drogę równą długości trzech atomów wodoru. Austriaccy fizycy znaleźli sposób, jak spowolnić ten proces.
W komorze próżniowej zastosowano techniki laserowe do stworzenia ultrazimnego gazu kwantowego złożonego z atomów litu i małej liczby atomów potasu wewnątrz. Następnie użyto pola magnetycznego do stworzenia kwazicząstki znanej jako polaron Fermiego, który w zasadzie składa się z atomów potasu osadzonych w chmurze litu.
Formacja tych kwazicząstek w normalnych warunkach zajęłaby 100 attosekud, ale ponieważ układem był ultrazimny gaz kwantowy, udało się go znacznie spowolnić - aż do kilku mikrosekund. Dzięki temu fizycy opracowali nową metodę obserwacji kwazicząstek, która może być przydatna w potencjalnym rozwoju komputerów kwantowych. Być może te badania zostaną uhonorowane jedną z przyszłych Nagród Nobla.
