به گزارش دانش دوست
پژوهشگران مؤسسه نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ دانمارک، موفق به ساخت ماده‌ای نوین شدند که امکان مطالعه حالت‌های کوانتومی‌ای را فراهم می‌کند که دهه‌ها از دسترس دانشمندان خارج مانده بودند.
به گزارش interestingengineering این حالت‌ها که نخستین‌بار در دهه ۱۹۶۰ نقل شدند، در مقیاس‌های انرژی زیاد کوچکی قرار دارند که تشخیص آنها در آزمایش‌های مرسوم کوانتومی ممکن نبوده است. با این حال، تیم تحقیقاتی دانمارکی با بازآفرینی شرایط فیزیکی مرتبط، موفق شد به‌طور غیرمستقیم این حالت‌ها را مشاهده و مطالعه کند.
اهمیت فیزیک کوانتومی و چالش‌های آن
فیزیک کوانتومی به علت ویژگی‌های ضد شهودی و پیچیده‌اش، مدام موضوعی دلنشین برای بزرگ‌ترین ذهن‌های علمی جهان بوده است. اثبات مفاهیم کوانتومی نیازمند ریاضیات پیشرفته و فناوری‌های زیاد دقیق است. این شاخه از علم نه‌تنها برای فهمیدن عمیق‌تر از ساختار جهان الزامی است، بلکه نقشی کلیدی در گسترش فناوری‌های نوین همانند رایانش کوانتومی و حسگر‌های فوق‌حساس دارد.
حالت‌های کوانتومی در گردابه‌های ابررسانا
نوشته مهم این تحقیق، مطالعه حرکت حالت‌های کوانتومی درون گردابه‌های ابررساناست؛ ساختار‌هایی که در مواد ابررسانا تشکیل خواهد شد و می‌توانند حامل جریان‌های زیاد زیاد الکتریکی باشند. کنترل این گردابه‌ها می‌تواند دریچه‌ای نو به خواص ناشناخته ابررسانا‌ها بگشاید. با این حال، از آنجا که حالت‌های کوانتومی مورد نظر در محدوده‌های زیاد کوچکی از انرژی قرار دارند، تا بحال از دسترس آزمایشگاه‌ها خارج بودند.
بازآفرینی شرایط فیزیکی در مقیاسی بزرگ‌تر
تیم پژوهشی به رهبری ساولیوس وایتیکناس رویکردی خلاقانه در پیش گرفت و تصمیم گرفت به‌جای جست‌و‌جو در مقیاس‌های زیاد کوچک، فیزیک اتفاق را در شرایط قابل کنترل بازآفرینی کند. آنها یک استوانه کوچک ابررسانا ساختند و با اعمال شار مغناطیسی، شرایط ملزوم برای شکل‌گیری این حالت‌ها را در مقیاسی بزرگ‌تر فراهم کردند. در این سامانه تازه، ویژگی‌های نیمه‌هادی درون نانو‌سیم‌های ابررسانا به‌صورت گردابه‌های کوانتومی ابراز اشکار کردند.
وایتیکناس در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «این سامانه به ما اجازه می‌دهد همان حالت‌های کوانتومی را، اما در شرایطی مطابق با طراحی خودمان بازدید کنیم. در واقع، ما قوانین بازی را خودمان تعیین می‌کنیم.»
او گفت: «این حالت‌ها را به‌صورت اتفاقی کشف کردیم، همانند تعداد بسیاری از اکتشافات علمی دیگر. اما هنگامی فهمید شدیم چه چیزی را یافته‌ایم، دریافتیم با اتفاق‌ای فراتر از یک کنجکاوی ساده مواجه هستیم.»
همانند‌ساز‌های کوانتومی و طراحی مواد نوین
با شدت گرفتن رقابت در حوزه شناخت بهتر حالت‌های کوانتومی، این روش نوین بستری قوی برای مطالعات زیاد تر فراهم می‌کند.
به حرف های محققان این سامانه نه‌تنها امکان بازدید دقیق‌تر اتفاق‌های کوانتومی را ممکن می‌سازد، بلکه می‌توان از آن به‌گفتن شالوده‌ای برای ساخت همانند‌ساز‌های ترکیبی کوانتومی منفعت گرفت؛ ابزار‌هایی که برای طراحی و مطالعه مواد پیشرفته آینده کاربرد خواهند داشت.
دسته بندی مطالب
