Fizikanët masin për herë të parë gjeometrinë kuantike të elektroneve

Një zbulim i ri mund t’i ndihmojë shkencëtarët të zgjidhin disa nga misteret e sferës kuantike.
Për herë të parë, fizikantët kanë qenë në gjendje të matin ‘formën’ gjeometrike që një elektron i vetëm merr ndërsa lëviz nëpër një trup të ngurtë. Është një arritje që do të zhbllokojë një mënyrë krejtësisht të re për të studiuar se si trupat e ngurtë kristalorë sillen në një nivel kuantik.

“Ne kemi zhvilluar në thelb një plan për marrjen e disa informacioneve krejtësisht të reja që nuk mund të merreshin më parë,” thotë fizikani Riccardo Comin i Institutit të Teknologjisë në Massachusetts (MIT).

Hulumtimi u drejtua nga fizikanët Mingu Kang – dikur i MIT dhe tani në Universitetin Cornell – dhe Sunjie Kim nga Universiteti Kombëtar i Seulit, transmeton Katror.info.

Brenda Universit fizik, materia sillet në mënyra që përshkruhen mirë nga fizika klasike.
Megjithatë, në një nivel më themelor të ndërveprimeve të grimcave dhe metodave të matjes, gjërat mund të bëhen pak të çuditshme. Në shkallët më të mira, saktësia duhet t’i lërë vendin një përshkrimi më të paqartë të përfaqësuar nga valët e mundësisë të njohura si mekanika kuantike.

Ne i referohemi objekteve si elektronet si grimca, dhe kjo jep përshtypjen se ato janë si topa të vegjël të vegjël. Duke pasur parasysh madhësinë e tyre, vetitë dhe sjelljet e elektroneve përshkruhen shumë më saktë nga natyra e tyre kuantike e ngjashme me valën.

Për të përshkruar aspektin valor të elektroneve, fizikanët përdorin funksionet valore: modele matematikore që përshkruajnë vetitë e valës si mundësi evoluuese për gjetjen e grimcave në një vend të caktuar me karakteristika specifike.

Disa nga këto tipare mund t’i mendojmë si një lloj gjeometrie, shpesh jo ndryshe nga një kurbë ose sferë që rrotullohet në një numër të pafund drejtimesh. Forma të tjera të gjeometrisë kuantike, si ato të elektroneve në një rrjetë atomesh, janë po aq të komplikuara sa një shishe Klein ose një shirit Möbius.

Përcaktimi i disa aspekteve të gjeometrisë së çrregullt kuantike të një elektroni në një trup të ngurtë ka përfshirë më parë shumë supozime bazuar në vetitë që fizikanët mund të matin.

Për të matur gjeometrinë kuantike të elektroneve, Kang, Jie dhe kolegët e tyre kërkuan matjen e një vetie të njohur si tensori kuantik gjeometrik, ose QGT. Kjo është një sasi fizike që kodon të gjithë informacionin gjeometrik të një gjendje kuantike, e ngjashme me mënyrën se si një hologram dydimensional kodon informacionin për një hapësirë ​​tre-dimensionale.

Teknika që ata përdorën quhet spektroskopia e fotoemetimit me zgjidhje këndore, në të cilën fotonet qëllohen në një material për të zhvendosur elektronet dhe për të matur vetitë e tyre, të tilla si polarizimi, rrotullimi dhe këndi.

Kjo u drejtua në kristalet e vetme të një aliazh kobalt-kallaj, një material i njohur si një metal kagome – një material kuantik, vetitë e të cilit ekipi i kishte hetuar më parë duke përdorur të njëjtën teknikë.
Rezultatet u dhanë studiuesve matjen e parë të QGT në një trup të ngurtë, dhe nga kjo, ata ishin në gjendje të nxirrnin pjesën tjetër të gjeometrisë kuantike të elektroneve në metal.

Ekipi e krahasoi këtë me gjeometrinë kuantike të nxjerrë teorikisht për të njëjtin material, duke i lejuar ata të përcaktojnë dobinë e vlerësimit të gjeometrisë në krahasim me matjen e saj drejtpërdrejt.
Dhe, thonë ata, teknika e tyre do të jetë e zbatueshme për një gamë të gjerë materialesh, jo vetëm për lidhjen kobalt-kallaj të përdorur për këtë studim. Është një rezultat që do të ketë disa implikime interesante. Për shembull, gjeometria kuantike mund të përdoret për të zbuluar superpërcjellshmërinë në materiale ku zakonisht nuk gjendet.

“Interpretimi gjeometrik i mekanikës kuantike mbështet shumë përparime të fundit në fizikën e lëndës së kondensuar,” tha një ekspert anonim për Nature Physics.

“Këta autorë kanë krijuar një metodologji për të aksesuar eksperimentalisht tensorin gjeometrik kuantik, i cili në thelb karakterizon vetitë gjeometrike të gjendjeve kuantike. Metodologjia e zhvilluar është e drejtpërdrejtë, e zbatueshme për materiale të ndryshme në gjendje të ngurtë dhe ka potencial të madh për të rritur aktivitetin eksperimental në ndjekje të kuptimi gjeometrik i fenomeneve të reja kuantike”. /Katror.info