أخبار

تم اكتشاف ظاهرة "غريبة" حديثًا تمهد الطريق للأجهزة الكمومية

تم اكتشاف ظاهرة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تم اكتشاف ظاهرة فيزيائية غريبة تعرف باسم شذوذ كوهن لأول مرة في نوع غير متوقع من المواد بواسطة باحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

يقول العلماء إن النتائج يمكن أن توفر رؤى جديدة لبعض العمليات الأساسية التي تحدد التفاعلات الإلكترونية المعقدة تحت غطاء العديد من أجهزتنا الإلكترونية.

ذات صلة: علماء الفلك ينشئون "الحالة الخامسة من الأهمية" في محطة الفضاء الدولية

في المقابل ، قد يؤدي هذا إلى "تطوير مواد ذات خصائص حرارية أو إلكترونية جديدة [وهي] جديدة جدًا ، نحتاج إلى وقت للتفكير فيما يمكن أن تفعله" ، كما يقول برنت فولتز ، أستاذ علوم المواد والفيزياء التطبيقية معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الذي لم يشارك في الدراسة.

دراسة التفاعلات الإلكترونية

يتم تحديد العمليات الفيزيائية التي تحدث داخل العديد من الأجهزة الإلكترونية من خلال التفاعلات بين الإلكترونات والفونونات - وهي ، في الأساس ، موجة من الاهتزازات تمر عبر مادة بلورية.

من بين العمليات التي تؤثر عليها هذه التفاعلات هي الطريقة التي تقاوم بها المواد التيار الكهربائي ، بالإضافة إلى درجة الحرارة التي تصبح عندها بعض المواد موصلات فائقة ومتطلبات درجات الحرارة المنخفضة جدًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.

تكمن المشكلة في أن تفاعلات الإلكترون-فونون كان من الصعب للغاية دراستها بالتفصيل نظرًا لضعفها الشديد وصعوبة قراءتها.

في محاولة لدراسة هذه التفاعلات بمزيد من الوضوح ، تسبب فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في إحداث شذوذ كوهن ، والذي كان يعتقد سابقًا أنه موجود فقط في المعادن ، في مادة غريبة تسمى طوبولوجي Weyl semimetal.

يقول الفريق إن هذا الاكتشاف قد يساعد في تسليط الضوء على التفاعلات المعقدة بين الإلكترونات والفوتونات ، مما يساعد في البحث عن مواد جديدة لأجهزة الكمبيوتر المتقدمة.

تزاوج بين النظرية والملاحظة

نُشرت الدراسة ، التي تستند إلى كل من التوقعات النظرية والملاحظة التجريبية ، في المجلة هذا الأسبوعرسائل المراجعة البدنية.

تم اكتشاف شذوذ كوهن لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي بواسطة الفيزيائي والتر كون. إنها تعكس تغيرًا مفاجئًا ، يُشار إليه أحيانًا بالتذبذب أو التواء ، في الرسم البياني الذي يصف معلمة فيزيائية تسمى وظيفة استجابة الإلكترون.

يعكس هذا الانقطاع المفاجئ تغييراً في قدرة الإلكترونات على حماية الفونونات. يمكن أن يسبب هذا عدم استقرار في انتشار الإلكترونات عبر المادة ويمكن أن يؤدي إلى عدد من الخصائص الإلكترونية الجديدة.

لقياس هذه التفاعلات الدقيقة ، استخدم الفريق مجسات متطورة لتشتت النيوترونات والأشعة السينية في ثلاثة مختبرات وطنية - مختبر أرجون الوطني ، ومختبر أوك ريدج الوطني ، والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا - لفحص سلوك مادة فوسفيد التنتالوم.

أوضح البروفيسور مينجدا لي في بيان صحفي: "لقد توقعنا أن هناك شذوذًا في كون في المادة بناءً على نظرية خالصة". باستخدام الحسابات ، "يمكننا توجيه التجارب إلى النقطة التي نريد البحث فيها عن الظاهرة ، ونرى اتفاقًا جيدًا جدًا بين النظرية والتجارب".

يقول مارتن جريفين ، أستاذ الفيزياء في جامعة مينيسوتا الذي لم يشارك في هذا البحث ، إن هذا العمل "له اتساع وعمق مثيران للإعجاب ، يشمل كلًا من النظرية المعقدة والتجارب المتفرقة. إنه يفتح آفاقًا جديدة في فيزياء المادة المكثفة ، من حيث أنه يؤسس نوعًا جديدًا من شذوذ كوهن ".

يقول فريق البحث إن الفهم الأفضل لوصلات الإلكترون والفونون ، من خلال هذه الملاحظة الجديدة لشذوذ كوهن ، يمكن أن يساعد في تمهيد الطريق لتطوير المواد ، مثل الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية أو أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تتحمل الأخطاء.

"أعتقد أن هذا يمكن أن يقودنا إلى مزيد من الفهم للعمليات التي من شأنها أن تكمن وراء بعض هذه المواد التي تحمل الكثير من الأمل للمستقبل" ، كما يقول أندرييفيتش ، الذي كان مع عالم الأبحاث فاي هان مؤلفًا مشاركًا في الورقة.

من خلال توسيع فهمنا لهذه المواد الغريبة ، قد نرى تطورات غير معروفة حتى الآن في مجالات مثل الحوسبة الكمية ، والتي تعد بإحداث ثورة في الطريقة التي نتفاعل بها مع العالم الرقمي.


شاهد الفيديو: من الذرة إلى المجرة (شهر اكتوبر 2022).