منجز
معلومة جديدة كل يوم

لقد اكتشف العلماء حالة إلكترونية جديدة

لاحظ العلماء حالة إلكترونية جديدة من المادة الإلكترونية على مقياس الكم ، وهي حالة تتشكل عندما تتجمع الإلكترونات معًا في العبور ، ويمكن أن تقدم فهمنا وتطبيق فيزياء الكم.

الحركة هي المفتاح لهذه الحالة الكمومية الجديدة. عند تطبيق التيار الكهربائي على أشباه الموصلات أو المعادن ، عادة ما تسير الإلكترونات الموجودة داخلها ببطء وبصورة عشوائية إلى حد ما في اتجاه واحد.

ليس الأمر كذلك في نوع خاص من الوسائط يعرف باسم  الموصل الباليستي ، حيث تكون الحركة أسرع وأكثر اتساقًا.

تُظهر الدراسة الجديدة كيف يمكن للإلكترونات في أسلاك التوصيل الرقيقة جدًا ، أن تتجمع – مما يخلق حالة كمومية جديدة تمامًا مصنوعة من الإلكترونات السريعة.

يقول الفيزيائي جيريمي ليفي ، عن حالة إلكترونية جديدة “

عادةً ما تتحرك الإلكترونات في أشباه الموصلات أو المعادن وتنتشر ، وفي النهاية تنحرف في اتجاه واحد إذا استخدمت الجهد الكهربي” . “لكن في الموصلات الباليستية ، تتحرك الإلكترونات مثل السيارات على الطريق السريع”.

“إن الاكتشاف الذي توصلنا إليه يظهر أنه عندما يمكن صنع الإلكترونات لجذب بعضها البعض ، يمكنها تكوين مجموعات من إلكترونين وثلاثة وأربعة وخمسة إلكترونات تتصرف حرفيًا مثل أنواع جديدة من الجزيئات ، وأشكال جديدة من المادة الإلكترونية”.

الموصلات بالستية يمكن استخدامها لتمتد حدود ما هو ممكن في مجال الالكترونيات والفيزياء الكلاسيكية، وجعلت تلك المستخدمة في هذه التجربة معينة من اللانثانم ألومينات و تيتانات السترونتيوم .

ومن المثير للاهتمام ، عندما قام الباحثون بقياس مستويات التوصيل وجدوا أنهم اتبعوا واحدة من أكثر الأنماط المعروفة في الرياضيات –  مثلث باسكال . مع   زيادة الموصلية ، تصاعدت في نمط يطابق أحد صفوف مثلث Pascal ، بعد الترتيب 1 و 3 و 6 و 10 وما إلى ذلك.

يقول ليفي: “لقد استغرق هذا الاكتشاف بعض الوقت لفهمه ، لكن السبب في ذلك هو أننا لم ندرك في البداية أننا نبحث عن جزيئات مكونة من إلكترون واحد ، وإلكترونين ، وثلاثة إلكترونات وما إلى ذلك” .

هذا التجميع للإلكترونات يشبه الطريقة التي يرتبط بها الكواركات معًا لتشكيل النيوترونات والبروتونات ، وفقًا للباحثين. يمكن للإلكترونات الموجودة في الموصلات الفائقة أن تتضافر على هذا المنوال أيضًا ، حيث تتحد في أزواج لتنسيق الحركة.

قد يكون النتائج شيئا ليعلمنا عن التشابك الكمومي ، وهو أمر أساسي لتحقيق تقدم مع بدوره حساب الكم وفائقة آمن، الانترنت الكم بسرعة فائقة .

وفقًا لـ Levy ، يعد هذا مثالًا آخر على الطريقة التي نعكس بها هندسة العالم استنادًا إلى ما وجدناه من اكتشاف أساسيات فيزياء الكم – بناءً على العمل المهم المنجز في العقود القليلة الماضية.

يقول ليفي: “الآن في القرن الحادي والعشرين ، ننظر في كل التنبؤات الغريبة للفيزياء الكمومية ونقلبها ونستخدمها” .

“عندما تتحدث عن التطبيقات ، فإننا نفكر في الحوسبة الكمومية ، والانتقال عن بعد الكم ، والاتصالات الكمومية ، والاستشعار الكمومي – وهي الأفكار التي تستخدم خصائص الطبيعة الكمية للمادة التي تم تجاهلها من قبل.”

تم نشر البحث في العلوم .

اترك تعليقا