Исследователи привлекли работу Нобелевской премии 2016 года по физике, присужденной Дэвиду Тулессу, Дункану Михаэлю и Холдейну Костерлицу. Эти три физика предсказали, что последовательность топологических возбуждений в квантовом материале, возможно, приведёт к переходу фазы. Бессчётные теории были созданы об этих топологических возбуждениях, включая выполнимость объединения двух из них в единственном материале.
Но это – настоящая возможность? И в случае если так, что случилось бы?
Команды от UNIGE и CEA, CNRS и UGA смогли обеспечить первое экспериментальное подтверждение теории, предсказав существование двух одновременных комплектов топологических соревнования и возбуждений между ними. В целом, это – маленькая революция в загадочном мире квантовых особенностей.
экспериментирование и Теория глубоко связалисьИсследователи от CEA, CNRS и Гренобля Universite Альпы трудились над одномерным антиферромагнитным материалом с конкретными особенностями: BACOVO (BaCo2V2O8). «Мы выполнили разные опыты на BACOVO, окись, характеризуемая ее винтовой структурой», подчеркивают Беатрис Гренир, Сильвен Пети и Виржини Симоне, исследователи в CEA, CNRS и UGA. «Но отечественные результаты опыта свидетельствовали озадачивающий переход фазы» – что есть, из-за чего их команда обратилась к Тьери Гямарши, учителю в Отделе Квантовой Физики Вопроса в Отделении естественных наук UNIGE.
Женевский физик растолковывает: «На базе их результатов мы установили теоретические структуры, способные к интерпретации их. Эти теоретические модели были тогда проверены, опять применяя новые опыты, так, они могли быть утверждены».Создание «стандартной модели»Цель была в том, чтобы понять, как квантовые особенности BACOVO действуют, в особенности их топологические возбуждения. «С целью этого мы применяли нейтронное рассеивание, подразумевая, что мы отправили нейтронный луч на материал.
Нейтроны ведут себя как мелкие магниты, каковые взаимодействуют с теми из BACOVO, в соответствии с стратегии «нарушают, дабы продемонстрировать», помогая нам осознать их свойства», говорит Квентин Фор, студент врача философии в Университете Нанонауки и Криогеники Университете Neel и (CEA/UGA). В то время, когда модель, созданная в UNIGE, соответствует опыту, это делается «стандартной моделью материала». Доктор наук Джиэмарчи очертя голову показывает: «И в действительности модель, которую мы установили с Шинтаро Тэкайоши, предсказала совершенно верно итог, увиденный в опыте!»Материал с неожиданными особенностями
Но данный опыт кроме этого стал причиной открытию, что ученые не ожидали. «По окончании урегулирования на «стандартной модели» для BACOVO, мы замечали неожиданные особенности», говорит Шинтаро Тэкайоши, исследователь в Отделе Квантовой Физики Вопроса в Отделении естественных наук UNIGE. В то время, когда помещено в магнитное поле, BACOVO развивает второй комплект топологических возбуждений, каковые находятся на соревновании с первым, подтверждая теории с 1970-х и 1980-х, организованных около области, открытой работой Нобелевских ученых. «И обосновывая существование данной конфронтации между двумя комплектами топологических возбуждений в том же самом материале – беспрецедентном событии – мы смогли экспериментально руководить, каковые устанавливают, господствовал бы над вторым», додаёт исследователь Genevan. И это – первое!
То, какова была первоначально теоретическая догадка, стало проверенным опытом. Всесторонний анализ BACOVO, предпринятого физиками, доказал, что два комплекта топологических возбуждений входят в прямую конфронтацию в том же самом материале и руководят состоянием вещества, которое отличается в соответствии с главному комплекту, приводя к квантовому переходу фазы. Помимо этого, ученые преуспели в том, дабы руководить, каковые устанавливают, преобладает, означая, что они имели возможность приспособить состояние вещества BACOVO по желанию. «Эти результаты открывают целый диапазон возможностей с позиций квантового изучения физики», завершает доктор наук Джиэмарчи. «Правильно, что мы все еще на фундаментальном уровне, но это через данный вид открытия, что мы становимся ближе ежедневно к заявлениям на квантовые особенности материалов… и из-за чего не квантовые компьютеры!?»