Квантовый торнадо: теоретический вихрь стал реальностью
Квантовый торнадо: теоретический вихрь стал реальностью
Нет ничего нового в том, что электроны могут образовывать вихри в квантовом материале. Однако то, что маленькие частицы образуют квантовый торнадо в пространстве импульсов, доказано экспериментально только сейчас. Этот успех был достигнут международной исследовательской группой под руководством Максимилиана Юнцельмана. Он руководит группой в кластере передовых технологий ct.qmat при университетах Вюрцбурга и Дрездена.
Читайте также: Водородный прорыв в квантовой физике
Пространство импульса – это способ описания движения частиц. Вместо определенного местоположения используются данные о том, куда и с какой скоростью она движется. Аналог пространства импульса – пространство местоположения. Это среда, в которой описываются обычные явления, например, водяные вихри или ураганы. Квантовые вихри в материалах были обнаружены только в локальном пространстве.
Несколько лет назад другая команда ct.qmat произвела всемирную сенсацию, впервые создав трехмерное изображение вихреподобного магнитного поля в локальном пространстве квантового материала.
Квантовый торнадо предсказали 8 лет назад
Восемь лет назад Родерих Мосснер теоретически предсказал, что квантовое торнадо возможно и в пространстве импульсов. В то время дрезденский основатель ct.qmat назвал это квантовое явление «дымовым кольцом», поскольку дымовые кольца также состоят из вихрей. Однако до сих пор было непонятно, как эти вихри можно измерить.
BOOM!
Massive discovery!
“Quantum tornadoes in momentum space: First experimental proof of a new quantum phenomenon”https://t.co/CtRnzENU8F
— Brian Roemmele (@BrianRoemmele) March 10, 2025
Теперь эксперименты показали, что квантовый вихрь формируется так называемым орбитальным угловым моментом. «У нас появились первые признаки того, что предсказанные квантовые вихри действительно существуют и могут быть измерены. Тогда мы связались с нашим дрезденским коллегой и начали совместный проект», – говорит Максимилиан Юнцельман.
«Мы анализировали образец слой за слоем»
Исследовательская группа из Вюрцбурга разработала метод, известный как ARPES. ARPES, фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением, является частью стандартного репертуара экспериментальной физики твердого тела, объясняет Юнцельман.
«Это облучение образцов материала светом, извлечение электронов и измерение их энергии и угла выхода. Это позволяет получить прямое представление об электронной структуре материала в пространстве импульсов. При умелом использовании этого метода можно измерить орбитальный угловой момент». Именно над этим Унцельман работал с момента защиты диссертации.
«Мы анализировали образец слой за слоем, как в медицинской томографии. Отдельные изображения были соединены вместе», – объясняет Юнцельман. «Это позволило нам увидеть трехмерную структуру орбитального углового момента. И доказать, что электроны образуют вихри в пространстве моментов».
Обнаруженный торнадо – новая веха в квантовых исследованиях. Исследователи надеются, что вихреподобное поведение электронов в пространстве импульсов в будущем может стать основой для новых квантовых технологий.
Читайте также:
- Германия ставит на квантовые технологии
- Германия открыла первый европейский квантовый центр обработки данных IBM
- В Ахене запустили квантовый узел для передачи данных
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
