Xirallıq – bir obyektin güzgü görüntüsündən fərqli xüsusiyyəti – biologiya, kimya və fizika üzrə elm adamlarını çoxdan valeh etmişdir. Bu fenomen bəzən “əllilik” adlanır, çünki o, fərqli bir sol və ya sağ əlli formaya malik bir obyektə aiddir. Bu, molekullardan və amin turşularından tutmuş DNT-nin məşhur ikiqat sarmalına və ilbiz qabıqlarının spiral naxışlarına qədər təbiətin müxtəlif miqyasında tapılan universal keyfiyyətdir.

İndi Prinston Universitetinin tədqiqatçıları əvvəllər qeyri-xiral olduğu düşünülən materialda gizli şiral kvant vəziyyətini aşkar ediblər. Tapıntı fizika ictimaiyyəti daxilində gərgin müzakirələrə işıq salır və kvant aləmində nəyin mümkün olduğuna dair anlayışımızı genişləndirir .

Bu yaxınlarda Nature Communications -da nəşr olunan araşdırmada Prinston Universitetinin fizika üzrə professoru Eugene Higgins M. Zahid Həsənin başçılıq etdiyi qrup, KV₅lattic a.s.b. materialda yük sıxlığı dalğasının altında yatan qeyri-müəyyən pozulmuş simmetriyaları üzə çıxarmaq üçün yeni hazırlanmış skan edən foto cərəyan mikroskopundan (SPCM) istifadə etmişdir.

Onların tapıntıları, bu cür materialların kortəbii olaraq simmetriyanı pozaraq şiral kvant vəziyyətlərini meydana gətirə biləcəyi ilə bağlı uzun müddətdir müzakirə edilən mübahisəni həll etməyə kömək edir – yeni kvant texnologiyalarına yol aça biləcək bir kəşf.

Tədqiqatçılar qeyri-topoloji sistemlərdə oxşar hadisəni görmüşlər, lakin bu cür xiral simmetriyanın kütləvi topoloji kvant materialında pozulduğu ilk dəfədir.

“Bu, bir qədər James Webb teleskopunu kvant dünyasına yönəltmək və yeni bir şey kəşf etmək kimidir” dedi Həsən. “Biz nəhayət topoloji kvant materialında gizli qalan incə kvant effektlərini həll edə bilirik.”

Kaqome qəfəsi künc paylaşan üçbucaqlardan ibarət iki ölçülü həndəsi naxışdır. O, Yaponiyada ümumi dizayn olan və uzun müddət ekzotik kvant fazalarını araşdırmaq üçün mərkəzi platforma olan ənənəvi toxunmuş bambuk səbət naxışının şərəfinə adlandırılmışdır.

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=0&lmt=1746697410&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-physicists-unusual-chiral-quantum-state.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE2Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiXV0sMF0.&dt=1746697410176&bpp=1&bdt=95&idt=230&shv=r20250506&mjsv=m202505050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697312%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697312%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697312%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2897244377561&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2107&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95358862%2C95358864%2C31092196%2C42532524%2C95359240%2C95344789%2C95359476&oid=2&pvsid=437175553828493&tmod=630379555&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=236

Uzun müddətdir ki, o, mahiyyətcə axiral hesab olunurdu, yəni əl qabiliyyəti yoxdur. Bununla belə, 2021-ci ildə Həsənin qrupu yüksək ayırdetməli skan edən tunel mikroskopundan (STM) istifadə etdi və müəyyən şərtlərdə KV₃Sb₅-nin kortəbii olaraq qeyri-adi yük sıxlığı dalğası – elektron sıxlığın dövri modulyasiyası əmələ gətirdiyini aşkar etdi.

Təbiətdə bir məqalə ilə nəticələnən bu kəşf , yük sırası şəklində xirallığın şiral olmayan Kaqome qəfəslərinin üzərində meydana çıxa biləcəyi ilə bağlı sual doğurdu. Qəzet qaldırdığı məsələlərə görə bu sahədə ən çox istinad edilən üç məqalə arasındadır.

Fizikada kortəbii yük sırası, elektrik yükləri təsadüfi olmayan nümunələr meydana gətirdikdə baş verən bir faza keçid növüdür (suyun buza çevrilməsi kimi). Əslində, nizamlı bir vəziyyət kortəbii simmetriyanın pozulması kimi tanınan bir proses vasitəsilə ilkin nizamsız vəziyyətdən yaradılır.

Bununla belə, bu keçid zamanı pozulmuş spesifik simmetriyaların müəyyən edilməsi topoloji materialların müəyyən siniflərində olduqca çətin olmuşdur. Belə kvant materiallarında sol və sağ əlli kvant vəziyyətləri arasındakı incə fərqlər uzun müddətdir ki, ənənəvi ölçmə üsullarından qaçırdı.

Bunu həll etmək üçün, aspirant Zi-Jia Cheng və postdoctoral tədqiqatçı, məqalənin iki aparıcı müəllifi Şəfayat Hossain, dairəvi qütbləşmiş işıq altında bu topoloji materialın qeyri-xətti elektromaqnit reaksiyasını aşkarlaya bilən skan edən fotocərəyan mikroskopunu tərtib etdilər.

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 mikroskop adətən bu tip təcrübələrdə istifadə olunan skan edən tunel mikroskopundan fərqlidir. SPCM, STM kimi yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik olmasa da, məqsəd optik cəhətdən aktiv materialları xarakterizə etmək və onların yerli miqyasda foto cərəyan davranışını öyrənmək olduqda istifadə olunur. STM və SPCM-nin birləşməsi daha sonra çoxbədənli kvant dalğa funksiyasının tam təsvirini təmin edir.

“Bu quraşdırmada biz xüsusi hazırlanmış kvant cihazına yerləşdirilən nümunəyə uyğun işıq saçırıq və fokuslayırıq və işıq nümunə ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, ölçə biləcəyimiz bir foto cərəyan yaradır” dedi Həsən.

Keçmiş postdoktorant Qi Zhang ilə birlikdə tədqiqatçılar ultra təmiz kvant kristal cihazları hazırladılar və ölçmə üçün onları soyuq 4 dərəcə Kelvinə qədər soyudular.

Yüksək temperaturda foto cərəyan sağ və sol əlli dairəvi işıq arasında heç bir üstünlük göstərmədi. Lakin material yük sıxlığının dalğa keçidindən sonra soyuduqca, diqqətəlayiq bir dəyişiklik baş verdi: foto cərəyan verildi, dairəvi fotogalvanik effekt kimi tanınan şirallığın qəti imzası.

Tədqiqatçılar buna əvvəlcə şəbəkəyə sağ-dairəvi koherent qütbləşmiş (sağ əlli) işığı yandırmaqla nail olublar, sonra isə onun cərəyanını ölçüblər. Sonra solaxay işıq saçıb onun cərəyanını ölçdülər. İkisi arasında çox aydın fərqi görə bildilər.

“Ölçmələrimiz birbaşa pozulmuş inversiya və güzgü simmetriyalarını dəqiqləşdirir və yük sırasını nümayiş etdirən bu kvant materialının topoloji təbiətinə işıq salır” dedi Cheng. “Bu, ilk dəfə olaraq topoloji materialda yük sifarişli dövlətin daxili xiral təbiətini qəti şəkildə müəyyənləşdirir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=3096487112&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1746697433&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-physicists-unusual-chiral-quantum-state.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE2Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiXV0sMF0.&dt=1746697410177&bpp=1&bdt=96&idt=282&shv=r20250506&mjsv=m202505050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697312%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697312%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697312%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x280&nras=1&correlator=2897244377561&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4875&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=1101&eid=95358862%2C95358864%2C31092196%2C42532524%2C95359240%2C95344789%2C95359476&oid=2&psts=AOrYGskJRBA4K7yM6DLaUTN-orQKodKzh1llpVP_JIrpuINY2zF2LlHPBh7fclokyk16lPxtJdCpirlCP5HSgrrlfdY0O5On&pvsid=437175553828493&tmod=630379555&uas=3&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=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=23103

Buna baxmayaraq, bu fenomen üçün bir izahat çətin olaraq qalır. “Biz fenomeni təsdiqlədik, lakin bunun niyə baş verdiyinə dair hələ ciddi bir nəzəriyyəmiz yoxdur” deyə Həsən əlavə etdi. “Biz hələ də bunu tam başa düşə bilməmişik.”

Bununla belə, nəticələr fundamental elmdən kənara çıxır. Həsənin fikrincə, şiral kvant halları bir gün yeni optoelektronik və fotovoltaik texnologiyaları gücləndirə bilər. “Təəccüblüdür ki, fövqəladə bir şiral vəziyyət əvvəllər heç vaxt xəbər verilməyən belə bir açıq cavab yarada bilər” dedi. “Bu iş həm də onu göstərir ki, ikinci dərəcəli elektromaqnit ölçmələri topoloji materiallarda incə simmetriya qırılmalarını aşkar etmək üçün güclü bir vasitədir.”

Simmetriyanın pozulması vacibdir, çünki təbiətdə nizamlı vəziyyətlərin meydana gəlməsini izah edir və prosesin necə işlədiyini başa düşmək elmi araşdırmanın əsas məqsədidir. Fizikada simmetrik nəzəriyyələr kainatı idarə edən qanunların xüsusi şərtlər altında sabit qaldığı çərçivələrdir. Bu nəzəriyyələr kainatı anlamaq üçün vacibdir və həqiqətən də elmi araşdırmanın inkişafı üçün əsasdır.

Bununla belə, real dünyanın çox hissəsi, əslində, təbiətdə asimmetrikdir. Buna görə də simmetriyaların necə və hansı şəraitdə pozulduğunu anlamaq fizikada faza keçidləri, maqnitizm və superkeçiricilik və topoloji davranışlar kimi bir çox anlayışı başa düşmək üçün çox vacibdir.

Gələcəyə gəlincə? Həsən nikbindir: “Bu, hələ başlanğıcdır. Bu həssas alətlərlə kim bilir, topoloji kvant maddənin hansı gizli dünyalarını növbəti dəfə açacağıq.”

Daha çox məlumat: Zi-Jia Cheng və digərləri, Kagome şiral yük sifarişi ilə əlaqəli qırıq simmetriyalar, Təbiət Əlaqələri (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58262-y

Jurnal məlumatı: Nature Communications , Nature  

Princeton Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir