Разгадана квантовая загадка, десятилетиями ставившая учёных в тупик

Международная группа исследователей под руководством физика Пэнчэна Дая из Университета Райса подтвердила существование экзотического состояния материи — трёхмерного квантового спинового льда. В этом материале, кристалле оксида церия-циркония (Ce2Zr2O7), впервые напрямую обнаружены предсказанные теоретически «эмерджентные фотоны» и фракционализованные спиновые возбуждения (спиноны).

Учёные наконец-то наблюдали призрачные «фотоны», возникающие в твёрдом теле, подтверждая странное квантовое состояние, которое считалось существующим только на бумаге. Предоставлено: AI/ScienceDaily.com

Квантовые спиновые жидкости десятилетиями интересовали физиков, так как они могут лечь в основу будущих технологий, включая квантовые вычисления и передачу энергии без потерь. В отличие от обычных магнетиков, их магнитные моменты не упорядочиваются, а остаются в сильном квантовом запутанном состоянии даже при температурах, близких к абсолютному нулю.

«Мы ответили на важный открытый вопрос, непосредственно обнаружив эти возбуждения, — сказал Дай. — Это подтверждает, что Ce2Zr2O7 ведёт себя как настоящий квантовый спиновый лёд».

Для обнаружения неуловимых сигналов учёные использовали метод поляризованного рассеяния нейтронов, что позволило изолировать нужные магнитные сигналы. Измерения также выявили сигналы эмерджентных фотонов вблизи нулевой энергии — ключевую черту, отличающую квантовый спиновый лёд от обычных магнетиков.

Это наблюдение разрешает давние споры в физике конденсированного состояния и даёт учёным новую платформу для изучения квантовых явлений следующего поколения.

ИИ: Это фундаментальное открытие, которое приближает нас к пониманию и, возможно, практическому использованию экзотических квантовых состояний материи, обещающих революцию в технологиях.