Monaş Universitetinin tədqiqatçıları ultrasoyuq hissəciklərin necə davranması ilə bağlı uzun müddətdir mövcud olan fərziyyələri alt-üst edə biləcək qeyri-adi yeni bir kvant maddəsi formasını proqnozlaşdırdılar.

Onların hesablamaları göstərir ki, düzgün şərtlər altında iki əsaslı fərqli kvant hissəcik sinfi – bozonlar və fermionlar – birləşərək sabit, öz-özünə bağlı “kvant damcıları” yarada bilərlər. Alimlər əvvəllər belə damcıların güclü qarşılıqlı təsir göstərən Bose-Fermi sistemlərində əmələ gəlməsinin mümkün olmadığını düşünürdülər.

Bu tapıntılar tədqiqatçılara gələcək təcrübələr üçün yeni nəzəri çərçivə təqdim edir və alimlərin ultra dəqiq sensorlar və kvant hesablamaları da daxil olmaqla, yeni texnologiyalarla əlaqəli kvant materialları haqqında anlayışlarını yaxşılaşdıra bilər.

Özünü Birlikdə Saxlayan Kvant Damcısı

Fizika və Astronomiya Məktəbindən aparıcı müəllif və Monaş doktorluq namizədi Sem Foster nəticələrin tamamilə yeni kvant vəziyyətlərini araşdırmaq üçün imkanlar yaratdığını söylədi.

“Kvant sistemləri gündəlik həyatımızda qeyri-mümkün görünən şəkildə davrana bilər. Biz göstərdik ki, bu iki çox fərqli hissəcik növü bir-birini mükəmməl şəkildə tarazlaya və özünü effektiv şəkildə bir yerdə saxlayan sabit bir damlacıq yarada bilər.”

Bu kvant damcıları adi maye damcılarından kökündən fərqlənir. Onların sabitliyi kvant mexanikasının qeyri-adi qanunlarından irəli gəlir. Zərrəcikləri bir-birinə çəkən cəlbedici qüvvə, fermionların yaratdığı təzyiqlə dəqiq şəkildə qarşı-qarşıya qoyulur və damcının çökməsinin qarşısını alır.

Foster yeni işin tədqiqatçıların illərdir mübarizə apardığı nəzəri problemi də həll etdiyini söylədi.

“Əvvəlki nəzəriyyələr bu sistemləri yalnız hissəciklər nisbətən zəif qarşılıqlı təsir göstərdikdə təsvir edə bilərdi. Yeni yanaşmamız bu qarşılıqlı təsirlər daha güclü olduqda nə baş verdiyini araşdırmağa imkan verir və ən maraqlı fizika məhz burada ortaya çıxır.”

Kvant Damlacıqları Laboratoriyada Test Edilə Bilər

Əhəmiyyətli olan odur ki, hesablamalar göstərir ki, bu proqnozlaşdırılan damcılar artıq mövcud olan ultrasoyuq atom təcrübələrindən istifadə etməklə istehsal edilə bilər. Bu o deməkdir ki, tədqiqatçılar proqnozu eksperimental olaraq sınaqdan keçirmək üçün real bir yola sahib ola bilərlər.

Komanda həmçinin əlavə qeyri-adi kvant davranışının əlamətlərini də aşkar edib. Onların nəticələri maye və qaz arasındakı keçidə bənzər fenomenlərə işarə edir və bu sistemlərin əvvəllər məlum olduğundan daha geniş və daha mürəkkəb kvant fazaları diapazonuna malik ola biləcəyini göstərir.

Foster bunun nəticələrinin nəticədə atom fizikası sahəsindən kənara çıxa biləcəyini söylədi.

“Maddənin ekstremal kvant şəraitində necə təşkil olunduğunu anlamaq bizə kvant sistemlərinin dizaynı və idarə olunması üçün yeni vasitələr verir. Bu, fundamental tədqiqat olsa da, bu kimi kəşflər çox vaxt sabahın kvant texnologiyalarının təməlini təşkil edir.”

Tədqiqat Monaş Fizika və Astronomiya Məktəbindən Sem Foster, dosent Jesper Levinsen və professor Meera Parish tərəfindən Heidelberg Universitetinin əməkdaşları ilə birlikdə aparılmışdır.

“Rezonanslı Bose-Fermi qarışığında kvant damcıları” adlı məqalə Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .