Kristin Pauli, Kayzerslautern-Landau Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Maqnon Bose-Einstein kondensatında (BEC) maqnonlar müstəqil, nizamsız həyəcanlanmalar kimi davranmağı dayandırır və bunun əvəzinə yaxşı müəyyən edilmiş faza və tezliklə xarakterizə olunan vahid koherent kvant vəziyyəti əmələ gətirirlər. Mənbə: Malte Koster

Kaiserslautern-Landau RPTU Universitetinin tədqiqatçıları əsas eksperimental irəliləyiş əldə ediblər: İlk dəfə olaraq maqnonların spontan makroskopik koherentliyi – maqnit materiallarının kvantlaşdırılmış həyəcanlanmaları – birbaşa müşahidə edilib. Bu təcrübələr maqnon Bose-Einstein kondensatları nəzəriyyəsinin mərkəzi proqnozunu təsdiqləyir. Nəticədə, bu tapıntılar siqnal emalı, sensor texnologiyaları və informasiya emalı üçün yeni yollar aça bilər. Tədqiqat Nature Physics jurnalında dərc edilib .

Maddənin üç klassik halı – bərk, maye və qaz – gündəlik hadisələrdir. Lakin plazma və Bose-Einstein kondensatı (BEC) da daxil olmaqla əlavə hallar mövcuddur. BEC-də çox sayda kvant hissəciyi artıq müstəqil davranmır, əksinə birlikdə tək bir makroskopik kvant halını tutur.

BEC-lər əvvəlcə mütləq sıfır temperaturuna yaxın ultra soyuq atom qazlarında müşahidə edilmişdir. Lakin iyirmi il əvvəl tədqiqatçılar oxşar faza keçidinin maqnit bərk cisimlərində, xüsusən də otaq temperaturunda baş verə biləcəyini nümayiş etdirdilər. Müvafiq tədqiqat Kayzerslautern TU-nun (indiki Kayzerslautern-Landau RPTU) Fizika kafedrası tərəfindən Münster, Oklend və Kiyev universitetlərinin tədqiqatçıları ilə əməkdaşlıqda aparılmışdır.

Maqnon BEC-lərinin mövcudluğu illərdir sübut olunsa da, onların makroskopik fazasının spontan yaranması və xarici həyəcan siqnallarından müstəqilliyi üçün birbaşa eksperimental dəlillər hələ də tapılmayıb. BEC vəziyyətində maqnonlar artıq koherent ansambl kimi davranmır, əksinə, yaxşı müəyyən edilmiş faza və tezliklə xarakterizə olunan vahid kollektiv kvant sistemində təşkilatlanırlar. Belə spontan koherentlik bütün Bose-Einstein kondensatlarının müəyyənedici xüsusiyyətidir. Lakin indiyə qədər bu əlamətdar xüsusiyyət maqnon BEC-ləri üçün eksperimental olaraq nümayiş etdirilməmişdi.

Fazalı həllolma mikrodalğalı spektroskopiyasından istifadə edərək maqnon BEC-nin birbaşa müşahidəsi

RPTU-dakı tədqiqatçılar artıq yüksək dəqiqlikli fazalı həllolma mikrodalğalı spektroskopiyasından istifadə edərək bu itkin dəlilləri təqdim ediblər. Ölçmələr onlara təkrarlanan təcrübələrdə həm koherentliyin yaranmasını, həm də kondensat fazasının təsadüfi əkilməsini birbaşa müşahidə etməyə imkan verdi.

RPTU-da Tətbiqi Spin Fenomena işçi qrupunun rəhbəri professor Matias Weiler izah edir: “Bunu səs-küylü bir səs siqnalının qəfildən tək bir dəqiq müəyyən edilmiş tezliklə təmiz bir tona çevrilməsi kimi düşünə bilərsiniz.” Həmin anda Bose-Einstein kondensatına faza keçidi baş verir.

Koherent vəziyyəti müşahidə etmək üçün tədqiqatçılara maqnonların olduqca uzun müddət qala biləcəyi bir material lazım idi. Buna görə də, onlar olduqca uzun maqnon ömrü ilə tanınan bir material olan ittrium dəmir qranatından (YIG) istifadə etdilər. Təcrübədə qısa, intensiv mikrodalğalı impulslar sıx bir maqnon qazı yaradır. Daha sonra maqnonlar qarşılıqlı təsir göstərir, tədricən enerjini yayır və ən aşağı enerjili vəziyyətinə doğru boşalır. Mikrosaniyənin cəmi bir neçə onda biri ərzində bu vəziyyətdə çox sayda maqnon toplanır və Bose-Einstein kondensatını əmələ gətirir.

“Təcrübələrimiz maqnonların Bose-Einstein kondensatının müəyyənedici xüsusiyyətini nümayiş etdirdiyinə dair ilk birbaşa dəlil təqdim edir”, hazırda Leybnits Universitetinin Hannover şöbəsində çalışan RPTU-da Optik Texnologiyalar və Fotonika işçi qrupunun keçmiş rəhbəri professor Georg fon Freymann deyir. “Bu, uzun müddətdir davam edən nəzəri proqnozu təsdiqləyir.”

Siqnal emalı üçün yeni cihaz konsepsiyaları

Fundamental baxımdan, nəticələr kondensləşdirilmiş maddə sistemlərində kollektiv kvant vəziyyətlərinin daha dərindən başa düşülməsi istiqamətində mühüm bir addımdır. Eyni zamanda, maqnon BEC-ləri nəticədə yeni texnoloji funksiyaları təmin edə bilər.

Xüsusilə maraqlı olan odur ki, otaq temperaturunda maqnon kondensatları superkeçiriciliyi xatırladan hadisələr nümayiş etdirir. Superkeçiricilərdə elektrik yükü müqavimət olmadan axa bilər. Maqnon Bose-Einstein kondensatlarında isə əksinə, sözdə spin super cərəyanları yarana bilər. Bu halda, elektronların fundamental kvant xüsusiyyəti olan spin, yük dağılmadan daşınır.

Bu, analoq siqnal emalı üçün tamamilə yeni cihaz konsepsiyaları üçün yol aça bilər. Potensial tətbiqlərə elektrik və maqnit sahələri üçün yüksək həssaslıqlı detektorlar, eləcə də superkeçirici sistemlərdəki Josephson qovşaqlarına bənzər fiziki prinsiplərə əsaslanan dövrə arxitekturaları daxildir. Bu gün Josephson qovşaqları çoxsaylı dəqiq texnologiyaların əsasını təşkil edir və superkeçirici kvant kompüterlərinin əsas tikinti blokunu təşkil edir.

Tədqiqatın həmmüəllifi və RPTU-da Maqnetizm işçi qrupunun rəhbəri professor Burkard Hillebrands ilə birlikdə maqnon BEC-in ilkin kəşfində iştirak edən tədqiqatçılardan biri olan Dr. Oleksandr Serga izah edir: “Superkeçiriciliklə müqayisədə maqnon Bose-Einstein kondensatları üzərində tədqiqat hələ başlanğıc mərhələsindədir. Superkeçiricilik maqnon BEC-dən təxminən 100 il əvvəl kəşf edilmişdir.”

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 .

“1980-ci illərdən başlayaraq güclü yüksək temperaturlu superkeçiricilərin inkişafı ilə superkeçiricilik sahəsində böyük bir texnoloji irəliləyiş yaşansa da, maqnon BEC-ləri üçün əsas çətinlik kondensat vəziyyətini kifayət qədər uzun müddət ərzində qorumaqdır. Hazırda biz mikrosaniyə sırası ilə ömür müddətinə nail oluruq, lakin artıq onları əhəmiyyətli dərəcədə uzatmaq üçün fikirlərimiz var.”

Əgər bu çətinliyin öhdəsindən gəlmək mümkün olarsa, maqnon Bose-Einstein kondensatları enerjiyə qənaət edən informasiya emalı və ultrahəssas kvant sensoru üçün yeni bir platforma təmin edə bilər. Buna görə də, spontan koherentliyin və mikrodalğalı həyəcandan asılı olmayan makroskopik fazanın təsadüfi əmələ gəlməsinin mövcud nümayişi bu yolda mühüm bir mərhələni qeyd edir.

Nəşr detalları

Malte Koster və digərləri, Maqnon Bose-Einstein kondensatında faz koherentliyinin yaranması, Təbiət Fizikası (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03373-6

Jurnal məlumatları: Təbiət Fizikası 

Əsas anlayışlar

Bioloji maye dinamikasıOptik və mikrodalğalı hadisələrFaza keçidləriKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlarSuperkeçiricilikKvant mayeləri və bərk maddələrKvant çoxcisimli sistemlər

Kayzerslautern-Landau Universiteti tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Lisa Lock

İncəsənət tarixi bakalavr, maddi mədəniyyət magistri. Keçmiş muzey redaktoru, paramedik və transplantasiya koordinatoru. 2021-ci ildən Science X üçün redaktorluq edir. Tam profil →

Endryu Zinin

Fizika üzrə magistr dərəcəsi və tədqiqat təcrübəsi. Uzun müddət elm xəbərləri həvəskarı. Science X-in redaksiya uğurunda əsas rol oynayır. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın

Spin-1 üçbucaqlı qəfəsində iki maqnonla əlaqəli vəziyyətin Bose-Eynşteyn kondensasiyasının ilk müşahidəsi bildirildi