Фізики з MIT створили експериментальну установку, яка дозволила вперше детально розглянути загадкові “граничні стани” квантового світу. Це відкриття може стати ключем до створення матеріалів з нульовим електричним опором та повністю змінити енергетику.
Дослідники Массачусетського технологічного інституту змогли масштабувати квантові явища до розмірів, які можна спостерігати неозброєним оком. Замість електронів, які поводяться непередбачувано на фемтосекундних швидкостях, команда використала мільйон ультрахолодних атомів натрію, захоплених в складній системі лазерів.
Секрет полягає у створенні умов, схожих на квантовий ефект Холла – явище, відкрите німецьким фізиком Клаусом фон Кліцінгом у 1980 році. Цей ефект описує поведінку електронів у двовимірних матеріалах при наближенні температури до абсолютного нуля. Замість очікуваного розсіювання, частинки утворюють особливі “граничні стани” – енергетичні зони без втрат вздовж меж матеріалу.
Як працює квантова “магія”
Ричард Флетчер, асистент професора MIT, пояснює: установка змушує атоми обертатися як пасажирів на атракціоні "Гравітрон". Центробіжна сила збалансовує притягання лазерної пастки, створюючи ілюзію плоского простору. Додатково діє сила Коріоліса, яка відхиляє атоми від прямолінійного руху – це імітує поведінку електронів у магнітному полі.
Результат вражає: замість фемтосекундних процесів, недоступних для спостереження, явища відбуваються протягом мілісекунд на відстанях у мікрони. Це дозволило вченим вперше побачити формування граничних станів власними очима.
Потенційні застосування цього відкриття надзвичайно широкі. Квантовий опір – величина, що містить лише фундаментальні фізичні сталі, може стати основою для створення нових типів накопичувачів енергії, надпровідних систем та квантових обчислювальних пристроїв. За словами дослідників, у таких станах енергія не розсіюється традиційним шляхом, тому система може зберігати стабільність набагато довше.
Варто зазначити, що мова йде не про "вічний двигун", а про фізичний ефект, який дозволяє використовувати енергію системи з максимальною ефективністю. Відкриття прихованого граничного стану вкотре доводить, що на перетині квантової фізики та матеріалознавства можуть виникати ідеї, які ще недавно здавалися фантастикою. Хоча до практичної реалізації ще довгий шлях, потенціал цього відкриття ставить його в один ряд із найперспективнішими науковими досягненнями сучасності.
