Физики получили совершенно новое состояние материи, заставив объединиться четыре свободных электрона

Нарушение обратно-временной симметрии

Около 20 лет назад учеными-физиками была предсказана возможность существования так называемых электронных квадруплетов, четырех свободных электронов, объединившихся в одну квазичастицу. И только совсем недавно ученым удалось получить доказательства существования электронных квадруплетов в одной из экспериментальных установок. Существование таких квазичастиц определяет собой совершенно новое состояние материи, которое открывает новые области в физике и новые возможности в практическом применении этого явления.

Обнаруженное учеными явление электронных квадруплетов чем-то родственно явлению образования и существования пар электронов, Куперовских пар, в определенных металлических материалах, обладающих свойством сверхпроводимости. Поэтому в своих экспериментах ученые из Королевского технологического института KTH, Швеция, создали такие условия, которые препятствовали электронам объединяться в пары и течь по материалу, не встречая сопротивления.

«Раньше мы даже не были уверены в возможности создания таких условий» — рассказывает Егор Бабаев, теоретический физик из KTH, сделавший в 2004 году прогноз о возможности существования нового состояния вещества, — «Теперь же, после первого обнаружения нам потребуется много лет исследований, прежде чем мы полностью поймем всю физику нового состояния и найдем пути для его практического применения».

Бабаев и его коллеги в своих экспериментах использовали один из самых странных сверхпроводящих материалов — Ba1-xKxFe2As2. Эксперименты проводились при различных температурах и при воздействии различных внешних факторов, таких, как электрические и магнитные поля. Но во всех случаях производились измерения электрического сопротивления материала.

Сверхпроводящий материал Ba1-xKxFe2As2

Проводя эксперименты, ученые обнаружили, что в среде сверхпроводящего материала наблюдается нарушение обратно-временной симметрии, физического понятия, описываемого формулами, в которых фигурируют отрицательные значения моментов времени и временных промежутков. «В данном случае наличие конденсата с четырьмя фермионами [электронами] вызывает это нарушение симметрии» — рассказывает Егор Бабаев, — «И это нарушение симметрии, в свою очередь, приводит к появлению нового состояния материи».

Новое состояние материи уже получило название биквадратной металлической фазы с BTRS (broken time-reversal symmetry). И тот факт, что ученым известно достаточное количество материалов-сверхпроводников, которые с теоретической точки зрения должны обладать стабильностью, но на практике не обладают, говорит о том, что подобные виды альтернативного состояния материи могут быть не такими уж и редкими.

«Наши эксперименты стали источником очень большого количества новых вопросов» — рассказывает Егор Бабаев, — «Материалы с BTRS демонстрируют множество необычных свойств, связанных с реакцией на температурные градиенты, воздействие магнитных полей и ультразвука. А когда мы найдем объяснение всему происходящему, мы сразу же получим возможность использования нового состояния материи в практических целях».

Share Button

Материалы по теме:

Экстремальные условия земного ядра были воспроизведены в лабораторных условиях
В тысячах километров под поверхностью Земли находится ядро нашей планеты, существующее в условиях сокрушительного давления и высокой температуры. Внутреннее ядро, твердый шар из железа ...
Ученым впервые удалось изучить напрямую свойства одного из наиболее таинственных элементов — Эйнштейния
На нижнем краю периодической системы химических элементов скрываются самые большие атомы-гиганты, очень нестабильные, редко существующие в природе и, поэтому, очень и очень трудно поддающиеся ...
Астрофизики смоделировали самую маленькую область пространства в момент Большого Взрыва
О том, что происходило в момент Большого Взрыва, можно только предполагать и догадываться. Но некоторые из таких догадок могут быть проверены математически, путем проведения ...
Новые сверхточные атомные часы предназначены для исследований, лежащих в совершенно новых областях физики
Ученые-физики из университета Висконсина в Мэдисоне (University of Wisconsin-Madison), создали то, что можно назвать самыми точными и самыми высокопроизводительными атомными часами на сегодняшний день. ...
Свободное падение квантового газа позволило получить самую низкую искусственно созданную температуру
Ученым-физикам из Германии удалось получить самую низкую температуру, зарегистрированную за все время существования науки, всего 38 пикоКельвинов, 38 триллионных долей градуса выше точки абсолютного ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика