مشاهده مغناطیس کوانتومی برای نخستین بار

به گزارش پارس به نقل از ایسنا، مغناطیس کوانتومی کمی با مغناطیس مرسوم متفاوت است؛ چراکه اتمها از خصوصیتی موسوم به چرخش برخوردارند که پله ای بوده یا در حالات از هم گسسته است و معمولا بالا و پایین نامیده می شوند.

این در حالیست که مشاهده رفتار اتم ها بسیار سخت است؛ از آن جهت که نیازمند سرد کردن اتم تا دمای بسیار پائین و شناسایی راهی برای گرفتار کردن آن است.

یافته های این دانشمندان که در مجله ساینس منتشر شده، همچنین درها را به سوی درک بهتر پدیده های فیزیکی مانند ابررسانایی باز خواهد کرد که بنظر می رسد با ویژگی های جمعی کوانتومی برخی مواد مرتبط باشد.

محققان بر روی چرخش اتمها تمرکز کردند چرا که این ویژگی است که آهنرباها را مغناطیسی می کند؛ این امر از آن جهت است که تمام چرخشهای اتمهای درون یک آهنربا در یک مسیر هستند.

این دانشمندان برای دستیابی به یک دیدگاه واضح از رفتارهای چرخشی اتمها مجبور بودند اتمهای پتاسیم را تا دمای نزدیک صفر مطلق سرد کنند. از این راه، اختلالات تصادفی حرارتی که در اصل تابش زمینه و گرما هستند با تکان دادن اتمهای پتاسیم از محل خود باعث اختلال در دید نمی شدند.

محققان سپس یک شبکه نوری از پرتوهای لیزر ایجاد کردند. این پرتوها با یکدیگر تداخل داشته و مناطقی از انرژی احتمالی بالا و پائین ایجاد کردند.

اتمهای بدون بار خنثی در چاله های شبکه که مناطق انرژی پایین هستند قرار خواهند گرفت. هنگامی که شبکه ساخته شد، اتمها گاهی بطور تصادفی از کناره های چاهها تونل می زنند چرا که ذات کوانتومی ذرات به آنها اجازه می دهد در یک زمان در چندین جا بوده یا از میزانهای متفاوت انرژی برخوردار باشند.

عامل دیگری که محل اتم ها در شبکه نوری را تعیین می کند، چرخش بالا یا پائین آنهاست. دو اتم اگر چرخش مشابه داشته باشند، نمی توانند در یک چاله قرار بگیرند. این بدان معنی است که اتمها از گرایش تونل زنی در چاله ها با اتمهایی که گردش متفاوت دارند، برخوردار خواهند بود.

پس از مدتی، خطی از اتمهای دارای الگوی چرخشی غیر تصادفی باید خودبخود ایجاد شود. این نوع رفتار از مواد دیگر جهان قابل رویت که گرایش آنها می تواند از طیف گسترده ای از قدرهای میانی برخوردار باشد، متفاوت است. این رفتار همچنین دلیل غیرمغناطیسی بودن بیشتر چیزهاست؛ چرخشهای الکترونهای درون اتمها به شکل تصادفی گرایش داشته و یکدیگر را خنثی میکنند.

این پژوهش قابلیهایی را برای افزایش تعداد اتمها در یک شبکه و حتی ساخت سازه های شبکه ای دو بعدی از اتمها و حتی شبکه های هرمی ایجاد خواهد کرد.

این که آیا نظمی که این دانشمندان یافته اند قابل تعمیم در مقیاسهاسی بزرگتر بوده یا خیر از اهمیت زیادی برخوردار است؛ چراکه خود مغناطیس از چرخش های اتم ها در زمان خطی بودن همگی آنها ایجاد می شود. معمولا این چرخش ها بطور تصادفی مرتب شده اند؛ اما در دماهای بسیار سرد و مقیاس های کوچک، این تغییرات و این رفتار کوانتومی متفاوت رفتار خواهد کرد.