Rays Universitetinin tədqiqatçılarından ibarət bir qrup yarım əsr əvvəl proqnozlaşdırılan təəccüblü kvant fenomeninin ilk birbaşa müşahidəsi haqqında məlumat verdi və bu, kvant hesablama, rabitə və hissetmədə inqilabi tətbiqlər üçün yollar açdı.

Superradiant faza keçidi (SRPT) kimi tanınan bu fenomen, kvant hissəciklərinin iki qrupu heç bir xarici tətik olmadan koordinasiyalı, kollektiv şəkildə dalğalanmağa başladıqda və maddənin yeni vəziyyətini formalaşdırdıqda baş verir.

Science Advances jurnalında dərc olunan araşdırmaya görə, kəşf mənfi 457 Fahrenheit qədər soyudulmuş və 7 tesla (Yerin maqnit sahəsindən 100 000 dəfədən çox güclü) güclü maqnit sahəsinə məruz qalmış erbium, dəmir və oksigendən ibarət kristalda edilib .

Tədqiqatın aparıcı müəllifi olan Tətbiqi Fizika Məzun Proqramında Rays doktorantı Dasom Kim, “Əvvəlcə, SRPT kvant vakuum dalğalanmaları – hətta tamamilə boş məkanda təbii olaraq mövcud olan kvant işıq sahələri – və maddə dalğalanmaları arasındakı qarşılıqlı təsirlərdən irəli gələn olaraq təklif edildi” dedi.

“Lakin işimizdə biz bu keçidi iki fərqli maqnit alt sistemini – dəmir ionlarının və kristal daxilində erbium ionlarının spin dalğalanmalarını birləşdirərək həyata keçirdik.”

Spin elektronların və ya digər hissəciklərin maqnit qütblərini təsvir edir və hər bir hissəcikə bərkidilmiş, daim fırlanan və müəyyən bir istiqamətə işarə edən kiçik bir ox kimi təsəvvür edilə bilər. Fırlanmalar hizalandıqda, material üzərində maqnit nümunələri yaradırlar. Fırlanma nümunəsi material üzərində dalğa kimi dalğalandıqda, yaranan kollektiv həyəcan maqnon kimi tanınır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744701742&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-scientists-exotic-quantum-phase-thought.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuODUiXV0sMF0.&dt=1744701742543&bpp=1&bdt=87&idt=177&shv=r20250410&mjsv=m202504100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744701572%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744701572%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744701572%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1710527822002&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1933&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C95357427%2C42532523%2C95354564%2C95357878%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=3492632914139614&tmod=458120151&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=182

İndiyə qədər, SRPT-nin həqiqətən reallaşa bilməyəcəyi müzakirə mövzusu idi, çünki o, nəzəri fizikada “no-go teoremi” adlanan məhdudiyyətə qarşı işləyirdi – işıq əsaslı sistemlərdə yaranır. İki spin altsisteminin qarşılıqlı təsiri əsasında maqnit kristalında SRPT səhnələşdirərək, tədqiqatçılar fenomenin maqnetik versiyasını yaradaraq bu maneəni keçə bildilər.

Xüsusilə, dəmir ionlarının maqnonları ənənəvi olaraq vakuum dalğalanmalarına aid edilən rolu oynayır və erbium ionlarının spinləri maddə dalğalanmalarını təmsil edir.

Qabaqcıl spektroskopik üsullardan istifadə edərək, tədqiqatçılar bir fırlanma rejiminin enerji siqnalının yoxa çıxması və digərinin aydın sürüşmə və ya bükülmə göstərməsi ilə SRPT-nin qüsursuz imzalarını müşahidə etdilər. Bu spektral barmaq izləri nəzəriyyənin superradiant fazaya daxil olmaq üçün proqnozlaşdırdıqları ilə tam uyğunlaşır və komandaya çoxdan axtarılan vəziyyəti həqiqətən də yaratdıqlarına yüksək inam verir.

“Biz bu iki spin sistemi arasında çox güclü birləşmə qurduq və əvvəlki eksperimental məhdudiyyətləri dəf edərək SRPT-ni uğurla müşahidə etdik” dedi Kim.

Tədqiqatçılar təkcə 50 illik fizika proqnozunun təsdiqləndiyi üçün deyil, həm də bunun kvant texnologiyası üçün nə demək ola biləcəyinə görə həyəcanlanırlar. SRPT-dəki kollektiv kvant dövlətləri gələcək nəsil kvant texnologiyaları üçün istifadə edilə bilən unikal xüsusiyyətlərə malikdir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Bu keçidin kvant kritik nöqtəsi yaxınlığında, sistem təbii olaraq kvantla sıxılmış vəziyyətləri sabitləşdirir – kvant səs-küyü kəskin şəkildə azalır – ölçmə dəqiqliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır” dedi Kim. “Ümumilikdə, bu fikir kvant sensorları və hesablama texnologiyalarında inqilab yarada bilər, onların sədaqətini, həssaslığını və performansını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.”

Fizika və astronomiya üzrə dosenti Kaden Hazzard ilə işləyən Raysda aspirant olan Sohail Dasgupta, Yokohama Milli Universitetinin professoru, həmmüəllifi və həmmüəllifi Motoaki Bamba tərəfindən hazırlanmış model əsasında SRPT-ni nəzəri olaraq modelləşdirdi.

“Əsas riyazi model Motoaki tərəfindən əvvəllər tərtib edilsə də, dəqiq nəticələr əldə etmək üçün materialın bəzi spesifik maqnit xassələrini nəzərə almalı olduq. Nəzəriyyəniz eksperimental məlumatlara uyğun gələndə ⎯ olduqca nadir hallarda baş verir ⎯ bu, alim üçün ən yaxşı hissdir” dedi Dasqupta.

Hazzard bildirib ki, nailiyyət kvant optikasından gələn anlayışların bərk materiallara çevrilə biləcəyini göstərir.

“Bu , boşluq kvant elektrodinamikasının ideyalarından istifadə edərək maddənin mərhələlərini yaratmaq və idarə etmək üçün yeni bir yol açır ” dedi Hazzard.

Üstəlik, bu işdə istifadə edilən kristal daha geniş materiallar sinfinə bir nümunədir, yəni tədqiqat oxşar şəkildə qarşılıqlı maqnit komponentləri olan digər materiallarda kvant hadisələrinin tədqiqinə yol açır.

Junichiro Kono, Karl F. Hasselmann, Mühəndislik və Elektron Mühəndislik və Elektron Mühəndislik Materialları Professoru Karl F. Hasselmann dedi: “Tamamilə iki daxili maddənin dəyişməsi ilə idarə olunan SRPT formasını nümayiş etdirmək kvant fizikasında əhəmiyyətli bir irəliləyişə işarə edir. və tədqiqatın müvafiq müəllifi.

Daha çox məlumat: Dasom Kim və başqaları, Maqnonic Dicke superradiant faza keçidinin müşahidəsi, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt1691

Jurnal məlumatı: Elmin inkişafı 

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir