Devid Natt, Kornell Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Termal Holl və akustik Faraday effektləri arasındakı əlaqə. Müəllif: Nature (2026). DOI:10.1038/s41586-026-10420-y

Bu, başı fırladan bir kəşf idi. 2018-ci ildə Yaponiyadakı tədqiqatçılar rutenium trixlorid adlanan kvant spin mayesində Majorana fermionu adlı qaçılmaz hissəciyin konkret dəlillərini tapdıqlarını iddia etdilər. Majoranalara kvant materialşünasları tərəfindən çox tələbat var, çünki bir cüt lokallaşdırıldıqda və ya tələyə salındıqda, onlar məlumatı təhlükəsiz şəkildə kodlaya və kvant hesablamasının əsasını təşkil edən sabit bir kubit yarada bilərlər.

Bəzi tədqiqatçılar bu tapıntını elan edərək öz tədqiqatlarını başlatmaq üçün istifadə etdilər, digərləri isə termal Holl effekti adlanan ölçü ilə əldə edilən irəliləyişin əslində material nümunəsindəki qüsurların yaratdığı bir ilğım olduğuna inanırdılar.

Kornell tədqiqatçıları artıq müzakirəyə qoşulublar və “Nature” jurnalında dərc olunmuş tapıntılar hər iki tərəfin səhv etdiyini göstərir. İstilik axınını deyil, səs dalğalarının hərəkətini ölçən komanda, termal Holl effektinin kiral fononlar adlanan fırlanan qəfəs titrəmələrindən qaynaqlandığını aşkar edib.

Kornell komandasına rəhbərlik edən İncəsənət və Elmlər Kollecinin fizika üzrə dosenti Bred Ramşou bildirib ki, “Kvant kompüteri quracaq şey Majorana fermionları olan sehrli material deyil. Amma bu, nümunələrin istiliyi bir istiqamətə deyil, digər istiqamətə sıçrayan çirklərə malik olduğu əsasən bəzəkli çirk hekayəsi də deyil. Bu, əvvəllər heç kimin görmədiyi yeni bir daxili təsirdir.”

İlkin iddia niyə şokedici idi

Majoranlar öz antipartikulları olması ilə qeyri-adi haldır. Onlar heç vaxt hissəcik sürətləndiricisində əmələ gəlməsələr də, müəyyən kvant materiallarında elektronlar arasındakı mürəkkəb qarşılıqlı təsirlərdən yarana bilərlər. Belə namizədlərdən biri izolyator olması və buna görə də termal Hall effekti yaratmaması ilə diqqətəlayiq olan rutenium trixloriddir. Bu fenomendə istilik axını daşıyan bir materiala maqnit sahəsi tətbiq olunur və istilik axını əyilir – bu, izolyator üçün qeyri-mümkün hesab edilən davranışdır.

“Elektronlar yüklüdür və buna görə də hərəkət edərkən sahədən gələn bir qüvvəni hiss edirlər və bu qüvvənin onları sola, yoxsa sağa itələdiyini bilirlər. İzolyatordan axan istilik qəfəsin titrəmələri ilə ötürülür və qəfəs sahə haqqında bilmir və buna görə də soldan sağa doğru fərq etmir”, – deyə Ramşou bildirib. “Rutenium trixloriddə termal Holl effektinin tapılması təəccüblü idi. Daha da təəccüblü olanı, Majorana fermionlarının istiliyi daşıdığını göstərən kvantlanması idi.”

Ramşoya görə, bu, böyük bir iddia idi, amma məlumatlar bunu təsdiqləyirdi və kvant materialları icması olduqca həyəcanlı idi.

“Sonra təkrar istehsalla bağlı problemlər və kimin daha yaxşı nümunələrə sahib olması ilə bağlı suallar yarandı – bütün adi arqumentlər. Amma nəticədə digər insanlar eyni cavabı almadılar”, – deyə o bildirib.

Daha aşkar bir təcrübənin dizaynı

Maqnit çirklərinin istiliyi əks etdirməsinin alternativ izahını sübut etmək eyni dərəcədə çətin idi.

“Problem ondadır ki, günün sonunda etdiyiniz tək şey istiliyi bir şeydən keçirmək və temperatur dəyişikliyini ölçməkdir”, – deyə Ramşou bildirib. “Mikroskopik səviyyədə nə baş verdiyini bilmirsiniz. İstilik bir istiqamətdə gedir, digər istiqamətdə yox, amma niyə və ya necə olduğunu bilmirsiniz. Ona görə də sizə necə olduğunu deyə biləcək bir təcrübə hazırlamaq istədik.”

Ramshaw və məqalənin aparıcı müəllifi, doktorant Avi Şragai, istilik axınının niyə əyildiyini anlamaq üçün bir yol hazırladılar: maqnit sahəsi tətbiq etmək və fononların hərəkətini izləmək. Bu, materialdan səs dalğası kimi keçərkən istiliyi daşıyan bir növ qəfəs vibrasiyasıdır – əslində fotonların səs ekvivalenti.

Bükülən səs dalğaları və Hall özlülüyü

Fononların maqnit sahəsində necə hərəkət etdiyini izləyən ultrasəs ölçmələrindən istifadə edərək tədqiqatçılar fononların tıxac kimi əyri yollara malik olduğunu aşkar etdilər. Bu sözdə akustik Faraday effekti nümunənin fonon polyarizasiyalarını döndərən və həmçinin onların istilik cərəyanlarını əks etdirən Holl özlülüyünə – həmçinin qravitasiya Holl özlülüyünə – malik olduğunu göstərdi.

“Cazibə qüvvəsi bənzətməsi o qədər də uzaq deyil”, – deyə Ramşou bildirib. “Yəqin ki, nəhəng bir ulduzdan gələn cazibə qüvvəsi ilə məkan və zamanın əyriliyini göstərən görüntüləri görmüsünüz. Holl özlülüyü bu əyriliyə bir “bükülmə” qatır. Bu, kainatda baş vermir, amma rutenium xlorid kimi kvant materialının içərisində ortaya çıxa bilər.”

Rutenium trikloridində termal Hall effektini yaradan məhz bu Hall özlülüyü idi.

Ramşou dedi: “Səsi bir istiqamətə yönəldən qəfəsə göndərdiyimiz zaman, o, spiral kimi hərəkət edir və səs dalğaları əslində polyarizasiyasını fırladır. Səs dalğaları sadəlövhcəsinə maqnit sahələri ilə birləşmir, amma məlum olur ki, bu materialın spin orbit birləşməsi adlanan çox xüsusi bir xüsusiyyəti var və bu, səs dalğalarının sağdan sola fərqinə varmasına imkan verir. Əsasən göstərdiyimiz budur.”

Gələcək kəşflərə qapılar açır

Ramşoya görə, tədqiqatçılar əvvəllər Holl özlülüyünün maddənin yeni və anlaşılmaz hallarını ölçmək üçün istifadə edilə biləcəyini nəzəriyyələşdirmişdilər, lakin bu, ilk dəfə nümayiş etdirilib.

“Bu texnika artıq yeni kəşflər etmək üçün istifadə edilə bilər”, – deyə o bildirib. “Yəni, əslində, burada başqasının cəsarətli iddiası üzərində çox mürəkkəb bir nəticə var. Gələcəkdə bu texnikadan öz cəsarətli iddialarımızı irəli sürmək üçün istifadə edə bilərik.”

Nəşr detalları

_{Avi Şragai və digərləri, Fonon Hall özlülüyü və α-RuCl3 –} ün daxili termal Hall təsiri , Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10420-y

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Əsas anlayışlar

MaqnetizmKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlarMaddənin topoloji fazalarıNəqliyyat hadisələri

Kornell Universiteti tərəfindən təmin edilir