İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Dissipativ istilik sistemində psevdo-Landau kvantlaşdırmasını və nəticədə yaranan termal Holla bənzər kənar nəqlini təsvir edən konseptual diaqram. Müəllif: Guo və başqaları.

Kvant mexaniki təsirləri ilə idarə olunan qeyri-adi elektrik və maqnit xüsusiyyətlərinə malik bir çox kvant materialında elektronlar özlərini Landau səviyyələrində təşkil edə bilərlər. Landau səviyyələri, əsasən, yüklü hissəciklər maqnit sahəsində hərəkət etdikdə əmələ gələn kvantlaşdırılmış enerji hallarıdır.

Landau kvantlaşdırması adlanan bu proses elektronları dairəvi (yəni, siklotron) hərəkətə məcbur edir. Bu hərəkət nəticədə kvant Holl effekti də daxil olmaqla müxtəlif fiziki hadisələrin əsasını təşkil edən bərabər məsafəli Landau səviyyələrini yaradır.

Kvant Holl effekti, bəzi ikiölçülü (2D) materiallarda son dərəcə aşağı temperaturda və güclü maqnit sahələri altında yaranan Holl effektinin kvant ekvivalentidir. Bu effekt, elektrik cərəyanının materialın kənarları boyunca son dərəcə aşağı enerji itkisi ilə axmasına səbəb olur.

Xüsusilə, Landau kvantlaşdırması və kvant Holl effekti, ümumiyyətlə, yalnız yüklü hissəciklərə təsir edən və onları Landau səviyyələrinə yerləşdirməyə sövq edən bir maqnit sahəsinin iştirakı ilə ortaya çıxır. Digər tərəfdən, istilik daşınmasının və xüsusən də enerji itkisinin (yəni dağılmanın) Landau kvantlaşdırmasına səbəb ola bilməyəcəyi uzun müddətdir düşünülür.

Sinqapur Milli Universiteti, Cənub-Şərq Universiteti və digər institutların tədqiqatçıları, dissipasiya nəticəsində yaranan makroskopik istilik diffuziya sistemində kvant termal Holla bənzər bir effekt nümayiş etdirirlər. Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə qeyd olunan onların təsiri, istilik sistemlərində qeyri-Hermit fizikasının öyrənilməsi və ya istilik cihazlarının inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər.

Məqalənin baş müəllifi Çenq-Vey Qiu Phys.org-a bildirib ki, “Mikroskopik dünyaya gəldikdə, makroskopik dünyadakılardan tamamilə fərqli və ya hətta əksinə olan bir çox maraqlı fenomen ortaya çıxır”.

“Kvant Holl effekti, Landau səviyyələrinin əmələ gəlməsini yaşayan mikroskopik yük/kvazipartikül/spin kollektiv davranışından qaynaqlanır. Mikroskopik kvant effektləri müasir fizika üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir və əlaqəli tədqiqatlar inanılmaz dərəcədə populyardır, çünki onlar təxəyyüllüdür və gündəlik həyatımızda əlçatmazdır. Mikroskopik tədqiqatlardan fərqli olaraq, makroskopik tədqiqatlar daha geniş miqyasda elmi və texnoloji problemlərə diqqət yetirir və insan cəmiyyətinə daha böyük təsir göstərə bilər.”

Yalançı maqnit sahəsinin mühəndisliyi

Keçmiş tədqiqatlar göstərir ki, materialların daxili enerji itkisi və maqnit sahəsinin olmaması kvant materiallarında Landaunun kvantlaşdırılmasına mane olur. Lakin təəccüblüdür ki, Qiu və həmkarları makroskopik miqyasda istiliyin daşınmasının əsasını təşkil edən spektrlərin Landau kimi kvantlaşdırılmasına səbəb olan kvant mexanizmi aşkar etdilər.

Bu effekt laboratoriyada tədqiqatçılar tərəfindən sintez edilmiş psevdomaqnit sahəsi vasitəsilə əldə edilmişdir. Bu sintetik sahə maqnit sahəsini təqlid edir, lakin maqnit materiallarına deyil, istiliyin hərəkətinə təsir edən idarə olunan enerji yayılmasına əsaslanır.

“Spin adveksiyasından istifadə edərək vahid psevdomaqnit sahəsi sintez edirik və termal diffuziyada psevdo-Landau kvantlaşmasını aşkar edirik”, – deyə Qiu izah etdi.

“İstilik diffuziyasının daxili dissipasiyası səbəbindən bu sistemdə qeyri-Hermitlik təbii olaraq mövcuddur. Adveksiya istilik diffuziyasına harmonik salınımlar daxil edir və real və xəyali dəyərli spektrlərdə izometrik pilləkənlər kimi müəyyən edilən qeyri-Hermit Landau səviyyələrini yaradır.”

Sintez etdikləri psevdomaqnit sahəsinin Landau bənzəri kvantlaşdırmaya səbəb olduğunu təsdiqləmək üçün tədqiqatçılar bunu istilik diffuziyası (yəni, daha isti bölgələrdən daha soyuq bölgələrə istilik axını) ilə idarə olunan bir sistemə tətbiq etdilər. Sistemin enerji spektral reaksiyasını ölçdükdə, Landau bənzəri enerji səviyyələrinin bərabər məsafədə yerləşdiyinə dair dəlillər tapdılar.

Tədqiqatçılar öz sistemlərində enerji itkisi ilə əlaqəli istilik Holla bənzər bir effekt də müşahidə etdilər. Bu müşahidə göstərir ki, bəzi materiallarda istilik axını elektronların hərəkətinin maqnit sahələri tərəfindən idarə olunmasına bənzər şəkildə formalaşa bilər.

“Biz eksperimental olaraq dissipasiyanın yaratdığı makroskopik kvant termal Hall effektini müşahidə edirik və effektiv istilik müqavimətinin kvantlaşdırma platosu ilə xarakterizə olunur”, – Qiu dedi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

İstilik texnologiyalarının gələcək inkişafını formalaşdırmaq

Bu tədqiqat qrupu tərəfindən müşahidə edilən termal kvant Holla bənzər effekt əvvəllər heç vaxt makroskopik şəraitdə müşahidə edilməmişdi. Bu effekt enerji qazana və itirə bilən açıq sistemlərdə, Hermit sistemindən kənar sistemlərdə müşahidə edilmişdir.

“Təcrübələrlə təsdiqlənmiş bu misli görünməmiş kəşf, 2025-ci il Fizika üzrə Nobel Mükafatının elektron dövrələrdə kvant mexaniki tunelləşdirməyə verilməsinin səbəbini əks etdirir və onun ruhu ilə uzlaşır “, – deyə Qiu və məqalənin həmmüəllifləri Jun Guo bildiriblər.

“Elektrik dövrəsində makroskopik kvant mexaniki tunelləmə və enerji kvantlaşdırmasının kəşfi” üçün istinad edilən səbəblər əsasən kvant mexanikasının indi makroskopik miqyasda ortaya çıxmasıdır. Elektrik dövrəsi ilə müqayisədə istilik ötürülməsindəki bu kəşf ən azı eyni dərəcədə gözlənilməzdir, çünki istilik ötürülməsi diffuziyaya və daha çox makro miqyasa aiddir. Buna görə də, bu kvant analoqlarını təxmin etmək daha ziddiyyətlidir.”

Bu tədqiqatın nəticələri və müəlliflər tərəfindən müşahidə edilən kvant Hall effekti tezliklə digər tədqiqat qrupları tərəfindən daha dərindən araşdırıla bilər.

Gələcəkdə komandanın tapıntıları istilik sistemlərində Hermit olmayan fiziki təsirlərə yönəlmiş yeni tədqiqatlar üçün yol aça bilər və hətta istilik idarəetməsi və enerji həlləri də daxil olmaqla yeni cihazların hazırlanmasına da təsir göstərə bilər.

“Gələcəkdə makroskopik istilik ötürülməsinin arxasındakı Hermit olmayan kvant fizikasını araşdırmağa davam etməyi planlaşdırırıq”, – deyə Quo və məqalənin həmmüəllifləri Quoqiang Xu əlavə ediblər.

“İstilik diffuziyasında psevdomaqnit sahəsinin daha çox formasını araşdırmağı və elektronikanın istilik idarəetməsi və enerji çevrilməsi sahəsində kvant Hall kimi istilik ötürülməsindən istifadə etməyi planlaşdırırıq .”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Jun Guo və digərləri, Psevdo-Landau Termal Diffuziyası, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/3smm-xtbc .

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

Tarazlıqsız statistik mexanikaİstilik xüsusiyyətləriMaddənin topoloji mərhələləriNəqliyyat hadisələri

© 2026 Science X Network