Váratlan hullámtermészet

A frissen felfedezett, váratlan elektron-viselkedés új lehetőségeket nyithat a kvantumszámítástechnika területén. Miközben a PdCoO2 típusú delafossit nevű fém ellenállásával dolgoztak, az EPFL kvantumanyagok laboratóriumában dolgozó tudósok észrevették, hogy a mintában lévő elektronok nem teljesen a várt módon viselkednek. 

Amikor a tudósok a mágneses teret bekapcsolták, az elektronok megőrizték hullámszerű természetükből fakadó tulajdonságaikat, melyet még relatíve magas hőmérsékleten is megőriztek, és nagy méretekben is megtartottak.

Ezek a megdöbbentő eredmények értékesnek bizonyulhatnak például a kvantumszámítástechnikai fejlesztésekben.

Az atomok apró méretű világában a fémek - bár általában elég sűrűnek gondoljuk őket - valójában nagyon sok üres helyet tartalmaznak az atomok körül. Amikor az elektronok ezekben az intersticiális terekben mozognak, kettős természetük van, részecskékként és hullámként is viselkednek. A fémhuzalban végbemenő mozgásaikat általában jól szemléltetik részecskeszerű aspektusaik, mivel hullámszerű természetük csak gyengén jelentkezik, más interakciók általában elfedik őket.

Csak nagyon specifikus laboratóriumi körülmények között, különösen alacsony hőmérsékleten fedezte fel Richard Webb munkatársaival folytatott híres kísérletei során, az elektronok hullám-jellegét fémekben.

Ilyen nincs és mégis van

A kémiában a PdCoO2 fémet katalizátorként használják. A tudósok meglepődtek, amikor új típusú rezgések jelentkeztek, amelyek jelentős koherencia-fennmaradást mutattak, amikor a mintát mágneses mezőnek vetették alá. Ez a koherencia elengedhetetlen a kvantumállapotok megőrzésekor, és azok a körülmények melyek között jelentkezett, a fizika alapelvei szerint nem állhattak volna fenn.

Philip Moll, az EPFL kvantumanyag-laboratóriumának vezetője elmondta:  „Ez valóban meglepő. Ez a legelső alkalom, amikor ezt a kvantumhatást megfigyelték egy ilyen nagy fémdarabban."

"Tizenkét mikrométer kicsinek tűnhet, de egy atom mérete szempontjából óriási. Ez már a biológiai élet, például az algák és baktériumok hosszúságának skálája.”

Az érthetően izgatottá vált kutatók  a jövőben megpróbálnak rájönni, hogyan lehetséges ez a jelenség ilyen nagy mértékben, és közben valószínűleg nehezen szabadulnak az átlag hőmérsékletű,  nagy méretű, kvantumos tulajdonságokat mutató fémek kvantumszámítástechnika területén történő felhasználásának fanzáiaképeitől. Hiszen ez velünk sincs másképpen.

(Forrás: Sciencemag Képek: Pixabay)