Faza keçidləri, maddənin müxtəlif vəziyyətləri arasında yerdəyişmələr geniş şəkildə araşdırılan fiziki hadisələrdir. İndiyə qədər bu keçidlər ilk növbədə üçölçülü (3D) və ikiölçülü (2D) sistemlərdə tədqiq edilib, lakin nəzəriyyələr onların bəzi bir ölçülü (1D) sistemlərdə də baş verə biləcəyini göstərir.

Duke Quantum Center və Merilend Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda kvant cihazında simulyasiya edilmiş atomların 1D zəncirində sonlu enerjili faza keçidinin ilk müşahidəsini bildirdilər . Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi kvant simulyasiya platformalarında sonlu enerji vəziyyətlərinin reallaşdırılması üçün perspektivli yanaşma təqdim edir ki, bu da 1D sistemlərində faza keçidlərinin öyrənilməsi üçün yeni imkanlar açır.

Son tədqiqat Merilend Universitetindəki nəzəri fiziklərin işini kvant simulyatorunun yerləşdirildiyi və təcrübələrin aparıldığı Duke Kvant Mərkəzindəki eksperimental fiziklərin işi ilə birləşdirən birgə səydir .

Phys.org-a məqalənin aparıcı nəzəri müəllifi Alexander Schuckert, “Tədqiqatımız maddənin mövcud ola biləcəyi fundamental vəziyyətləri anlamaq istəyi ilə idarə olundu” dedi. “Xüsusən, bir ölçülü (1D) atomlar zəncirində bir faza dəyişikliyini – nəzəri olaraq proqnozlaşdırılan, lakin eksperimental olaraq müşahidə olunmayan bir fenomeni araşdırmağı hədəflədik.”

Adi fiziki nəzəriyyələr suyun buza çevrilməsi və ya maqnitləşmiş vəziyyətdən maqnitsizləşdirilmiş vəziyyətə keçməsi kimi faza keçidlərinin 1D sistemlərində baş vermədiyini göstərir. Bununla belə, bəzi fiziklər bu yaxınlarda bəzi xüsusi şərtlər altında faza keçidlərinin tək ölçüdə baş verə biləcəyini irəli sürdülər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738908570&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-phase-transition-1d-chain-atoms.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTYwIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiXV0sMF0.&dt=1738908569938&bpp=1&bdt=80&idt=155&shv=r20250205&mjsv=m202502040101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738908467%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738908467%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738908467%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7456409723761&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1964&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95344791%2C95352068%2C95347433%2C95350016&oid=2&pvsid=2505844946120032&tmod=1010082065&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&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=159

“Fizika qəhrəmanları Dayson və Thoulesin (Nobel mükafatı laureatları) nəzəriyyələri, atomların uzun məsafələrdə qarşılıqlı əlaqədə olması halında bu keçidlərin baş verə biləcəyini təklif etdi” dedi Şukert. “Bizim əsas məqsədimiz bu çətin faza dəyişikliyini müşahidə etmək üçün kvant simulyatorundan istifadə edərək idarə olunan mühit yaratmaq idi .”

Təhlükəli ion kvant simulyatoru kimi tanınan cihazdan istifadə edərək tədqiqatçılar 1D zəncirinə düzülmüş 23 iterbium ionundan (yəni yüklü atomlardan) ibarət sistemi simulyasiya edə bildilər. Bu cihaz Dyuk Kvant Mərkəzində Kristofer Monronun başçılıq etdiyi çoxillik səylə hazırlanmışdır. Monro Merilend Universitetinin professorları Qorşkov və Hafezi ilə birlikdə tədqiqata rəhbərlik edirdi.

“Elektromaqnit sahələrindən istifadə edərək, bu ionlar arasındakı qarşılıqlı əlaqəni diqqətlə idarə edərək, biz bu kvant simulyatorundan istifadə edərək atom-atom 1D maqnitini səmərəli şəkildə qurduq”, – məqalənin aparıcı eksperimental müəllifi Or Katz izah etdi. “Kvant simulyatorlarında böyük problem sistemi effektiv şəkildə qızdırmaq, temperaturun (və ya ekvivalent olaraq enerjinin) funksiyası kimi faza keçidini müşahidə etməkdir, çünki bu, istilik vannasına qoşulmağı tələb edir.

“Məsələn, suyu çaydanda qızdıran zaman biz suyu qızdırılan metal boşqaba birləşdiririk. Bununla belə, bu, kvant simulyatorlarında çətin olur, çünki vannaya hər hansı birləşmə kvant vəziyyətini pozar.”

Kvant simulyatorlarında sistemlərin qızdırılması ilə bağlı çətinlikləri aradan qaldırmaq üçün Şukert yeni eksperimental texnika hazırladı. Bu texnika daha sonra Duke Kvant Mərkəzində aparılan təcrübələrin bir hissəsi olaraq Katz və Monro tərəfindən uğurla həyata keçirildi.

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, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Əsasən, bu texnika ionları müəyyən bir ilkin vəziyyətdə hazırlamaqdan və sonra onların öz təbii dinamikasına uyğun olaraq təkamül etməyə imkan verməkdən ibarətdir. Bu təbii təkamül, temperaturun yüksəlməsindən sonra baş verəcək təsirləri təqlid etdi.

“Bu üsuldan istifadə edərək, sistemin maqnitləşdirilmiş (sifarişli) vəziyyətdən maqnitsiz (pozulmamış) vəziyyətə keçidini müşahidə etdik və faza dəyişikliyinin baş verdiyini təsdiqlədik” dedi Katz. “Ən əhəmiyyətli nailiyyətimiz, fiziki sistemdə heç vaxt müşahidə edilməmiş bir fenomen olan atomların 1D zəncirində faza keçidinin ilk eksperimental müşahidəsi oldu.

“Bu, Duke-də apardığımız təcrübənin ionlar arasında uzun məsafəli qarşılıqlı əlaqə yaratmaq və onları qızdırılmış vəziyyətdə effektiv şəkildə hazırlamaq bacarığı ilə mümkün oldu.”

Bu yaxınlarda aparılan tədqiqatın nəticələri kvant simulyatorlarının maddənin ekzotik hallarının tədqiqi üçün alət kimi potensialını vurğulayır. Gələcəkdə Katz, Monroe, Schuckert və onların həmkarları tərəfindən hazırlanmış eksperimental üsullar mürəkkəb kvant materiallarını daha yaxşı başa düşməyə kömək edir ki, bu da öz növbəsində yeni kvant texnologiyalarının inkişafına məlumat verə bilər.

“Gələcək tədqiqatlar üçün mümkün yollardan biri ionları iki ölçülü massivlərə yerləşdirməklə bu tədqiqatı genişləndirmək olacaq ki, bu da daha mürəkkəb sistemlərin tədqiqinə və potensial olaraq maddənin yeni fazalarını kəşf etməyə imkan verəcək”, – Şukert əlavə edib.

“Biz həmçinin qızdırılan vəziyyətə hazırlıq metodumuzu materialların daha mürəkkəb modellərinə, xüsusən də aşağı (lakin sonlu) temperaturları öyrənmək üçün genişləndirməyi hədəfləyirik, çünki hazırkı metodlarımız kifayət qədər yüksək temperaturlarla məhdudlaşır. Buna nail olmaq bizə daha geniş fiziki hadisələri modelləşdirməyə və müxtəlif materiallarda kvant davranışları haqqında anlayışımızı dərinləşdirməyə imkan verəcək.”

Ətraflı məlumat: Alexander Schuckert et al, Birölçülü kvant simulyatorunda sonlu enerjili faza keçidinin müşahidəsi, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-024-02751-2 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2310.19869

Jurnal məlumatı: Nature Physics , arXiv  

© 2025 Science X Network