دانشمندان حالت‌های تازه ماده را در یک سیستم دو بعدی شناسایی کردند_سیاه پوش

دانشمندان دانشگاه ایالتی جورجیا موفق به شناسایی حالت‌های تازه ماده در یک سیستم دوبعدی شدند. این تیم تحقیقاتی با بازدید اتفاق پیچیده کوانتومی موسوم به تاثییر کوانتومی هال کسری (FQHE) به کشفیات کاملاً جدیدی دست یافتند. نتایج تحقیقات مشخص می کند که حالت‌های FQHE با اعمال جریان اضافی به روشهای جدیدی تقسیم و تلاقی می‌کنند. پروفسور رامش جی مانی در این باره او گفت: «یافته‌های تازه ما مرزهای این حوزه را گسترش می‌دهد و بینش‌های جدیدی در رابطه این سیستم‌های پیچیده اراعه می‌دهد.»

به نقل از سرویس اخبار فناوری تکنا، این دستاورد در شرایط زیاد سخت دمایی نزدیک به صفر مطلق (-۲۷۳ درجه سانتی‌گراد) و میدان‌های مغناطیسی شدید تقریباً ۱۰۰۰۰۰ برابر نیرومندتر از زمین مشاهده شد. این شرایط پنجره‌ای منحصر به فرد به سوی حالت‌های برانگیخته این سیستم‌های کوانتومی اراعه می‌دهد. اوکشان ویجواردنا، عضو هیئت علمی دانشگاه جورجیا و ایالت، اظهار داشت: «نتایج زیاد دلنشین می باشند و مدتی طول کشید تا توضیح معقولی برای مشاهدات خود اشکار کنیم.»

در دنیای FQHE، ذرات می‌توانند دارای بارهای کسری باشند و به روشهای شگفت‌انگیزی عمل کنند که از فیزیک کلاسیک تبعیت نمی‌کند. پروفسور مانی اصرار کرد: «تحقیقات در رابطه اثرات کوانتومی هال کسری برای دهه‌ها یکی از تمرکزهای مهم فیزیک ماده چگال مدرن بوده است، چون ذرات در فضای دوبعدی می‌توانند شخصیت‌های بسیاری داشته باشند و بسته به شرایط، شخصیت متغیری از خود نشان دهند. علاوه بر این، تحقیقات در این عرصه زیربنای فناوری‌هایی است که روزانه از آن‌ها منفعت گیری می‌کنیم، همانند تلفن‌های همراه، رایانه‌ها و سلول‌های خورشیدی.

تیم تحقیقاتی از اجزای نیمه‌رسانای با تحرک بالا ساخته شده از آرسنید گالیوم و آلومینیوم گالیوم آرسنید برای تشکیل یک محیط دوبعدی منفعت گیری کرد که حرکت بدون مانع الکترون‌ها را تسهیل می‌کند. با معارفه یک جریان اضافی، آن‌ها ناظر تقسیم شگفت‌انگیز و تقاطع بعدی حالت‌های FQHE بودند که اتفاق‌ای است که تا بحال مشاهده نشده می بود. ویجواردنا اظهار داشت: «این اولین بار است که این یافته‌های تجربی را در رابطه دستیابی به حالت‌های برانگیخته حالت‌های کوانتومی هال کسری با اعمال بایاس جریان مستقیم گزارش می‌دهیم. این مشاهده نشان‌دهنده وجود حالت‌های کاملاً تازه ماده است. مانی گفت: «مطالعه سنتی اثرات کوانتومی هال کسری را همانند کاوش در طبقه همکف یک ساختمان در نظر بگیرید. مطالعه ما در رابطه جستجو و کشف طبقات فوقانی – آن سطوح شوق‌انگیز و ناشناخته – و فهمیدن ظاهر آن‌ها است.