Науковці здійснили прорив у квантовій фізиці завдяки виявленню нових станів матерії

Дослідники з Державного університету Джорджії виявили нові стани матерії у двовимірній системі. Вчені досліджували складне явище, відоме як дробовий квантовий ефект Холла (FQHE), і зробили несподівані відкриття.

Експерименти проводилися в екстремальних умовах — при температурах, близьких до абсолютного нуля (-273°C), та в магнітних полях, у 100 000 разів сильніших за земне. Дослідники спостерігали незвичайну поведінку станів FQHE, які розщеплювалися та перетиналися новими способами при додатковому струмі.

Професор Рамеш Мані зазначив, що ці відкриття розширюють межі галузі та дають нове розуміння складних квантових систем. У світі FQHE частинки можуть мати дробові заряди та поводитися непередбачувано, порушуючи закони класичної фізики. Для експериментів використовувалися напівпровідникові компоненти з арсеніду галію та арсеніду алюмінію-галію. Вони створювали двовимірне середовище для вільного руху електронів.

Вперше було зафіксовано розщеплення та перетин станів FQHE при додатковому струмі. Це вказує на існування абсолютно нових станів матерії.

Професор Мані порівнює традиційне вивчення FQHE з дослідженням першого поверху будівлі. Нове дослідження — це відкриття верхніх поверхів, раніше невідомих рівнів. Дослідження у цій галузі лежать в основі технологій, які ми використовуємо щодня — мобільних телефонів, комп’ютерів та сонячних батарей.

Науковці підкреслюють, що результати дуже цікаві, але знадобився час, щоб знайти пояснення спостереженням. Дослідження дробового квантового ефекту Холла залишається важливим напрямком сучасної фізики конденсованих середовищ протягом десятиліть.

Нагадаємо — фізики з Лабораторії квантової метрології RIKEN, національного науково-дослідного інституту в Японії, зробили значний прорив у розробці ядерних годинників за допомогою лазерів. Такі пристрої можуть бути у десять разів точнішими за сучасні оптичні атомні годинники й менш чутливими до зовнішніх впливів.