g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Elektriğin şebekeden kayıpsız akmasına izin verin ve süper iletkende bulunması zor parçacık kanıtı bulun!

Parçacık kovalamacası birçok fizikçinin oynadığı bir oyundur.Bazen arama, yeni parçacıklar ve yeni fizik keşfetmek için muhteşem yüksek enerjili çarpışmaların gerekli olduğu büyük çarpıştırıcılarda gerçekleştirilir. Katıları inceleyen fizikçiler için oyun çok farklı bir ortamda geçiyor ve bu aranan parçacıklar yoğun çarpışmalardan gelmiyor. Bunun yerine, yarı parçacıklar olarak adlandırılan parçacık benzeri varlıklar, malzemenin derinliklerinde meydana gelen karmaşık elektronik etkileşimlerden ortaya çıkar.

Bazen yarı parçacıkların algılanması kolaydır, ancak diğer parçacıkların algılanması daha zordur ve ulaşılabilecek mesafede gizlenirler. Yeni ölçümler, geleneksel olmayan süperiletken uranyum tellürürün yüzeyinde garip Majorana parçacıkları olduğunu gösteriyor. Şimdi, Illinois Üniversitesi'nde fizikçi Vidya Madhavan liderliğindeki bir araştırma ekibi, yüksek çözünürlüklü mikroskop araçları kullanarak bir tür hastalığı gözlemlemek için Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü, Maryland Üniversitesi, Boston Koleji ve Zürih Politeknik Üniversitesi'nden araştırmacılarla işbirliği yapıyor. Sıradan bir süperiletken-Uranyum Telluride (UTe2) türünün iç işleyişi.

Araştırma ölçümleri, bu materyalin on yıllardır fizikçilerin önünde saklanan garip bir yarı parçacığın doğal evi olabileceğine dair güçlü kanıtlar ortaya çıkardı ve araştırma sonuçları Nature dergisinde yayınlandı. 1937 gibi erken bir tarihte, İtalyan fizikçi Ettore Majorana (Ettore Majorana) bu parçacıkların teorik olarak türetilmesini gerçekleştirdi ve o zamandan beri fizikçiler var olabileceklerini kanıtlamaya çalışıyorlar. Bilim adamları, geleneksel olmayan kiral süperiletkenler olarak adlandırılan özel bir malzeme sınıfının doğal olarak Majorana parçacıkları içerebileceğine inanıyor.

Süperiletken-uranyum ditellurid, bu zor parçacıkları üretmek için tüm doğru özelliklere sahip olabilir. Bilim adamları artık geleneksel süperiletkenlerin fiziksel ilkelerini biliyorlar ve akımı veya elektronları bir telin bir ucundan diğerine direnç olmadan nasıl iletebileceklerini anlıyorlar. Kiral geleneksel olmayan süperiletkenler çok daha nadirdir ve fiziksel bilgileri o kadar iyi bilinmemektedir. Bunları anlamak, temel fizik için önemlidir ve kuantum hesaplamada potansiyel uygulamaları vardır. Normal bir süper iletkenin içinde elektronlar, elektriğin şebekeden kayıpsız akmasına izin verecek şekilde eşleştirilir. Bu, akım geçtiğinde ısınan sıradan iletkenlerden (bakır teller gibi) farklıdır.

Süperiletkenliğin arkasındaki teorinin bir kısmı, Illinois Üniversitesi'nden üç bilim adamı tarafından onlarca yıl önce ortaya atıldı ve araştırma çalışmaları Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. Bu geleneksel süperiletkenlik için manyetik alan düşmandır, iki çifti yok edecek ve malzemeyi normale döndürecektir. Geçtiğimiz yıl, araştırmacılar uranyum tellürürünün farklı davrandığını gösterdiler. Önceki çalışmalar, süperiletken-uranyum ditellurid'in (UTe2), buzdolabı mıknatıslarının yaklaşık 10.000 katı olan 65 Tesla kadar yüksek bir manyetik alan varlığında hala süper iletkenliği koruduğunu göstermiştir. Bu alışılmadık davranış, ölçümlerinin sonuçlarıyla birleştirildiğinde, araştırmacılar elektronların alışılmadık bir şekilde eşleşerek ayrılmaya dirençli hale geldiklerini tahmin ettiler.

Eşleştirme önemlidir, çünkü bu özelliğe sahip bir süper iletkenin yüzeyinde Majorana parçacıkları olması muhtemeldir. Araştırma ekibi, olağandışı elektron eşleşmesi ve Majorana parçacıklarının kanıtlarını aramak için taramalı tünelleme mikroskobu adı verilen yüksek çözünürlüklü bir mikroskop kullandı. Bu mikroskop uranyum tellürürün yüzeyini atomik seviyede haritalamakla kalmaz, aynı zamanda elektronları da tespit eder. Yüzeyden çıkıntı yapan basamaklarla malzemenin kendisi gümüştür. Bu kademeli özellikler, Majorana benzeri parçacıkların en bariz kanıtıdır. Tahmin doğruysa, gerilim uygulanmasa bile temiz bir kenar sağlarlar:

Ayrıca tek yönde hareket eden sürekli akım özelliklerini göstermeleri gerekir. Araştırma ekibi adımların her iki tarafını da taradı ve zirveye sahip bir sinyal buldu. Ancak tepe değeri, adımın hangi tarafının tarandığına bağlı olarak farklıdır. Basamakların her iki tarafına baktığınızda, bir sinyalin normal bir süper iletkende bulunmayan birbirinin ayna görüntüsü olduğunu göreceksiniz. Ayna görüntülerini görmenin en iyi açıklaması, araştırmanın hareket halindeki Majorana parçacıklarının varlığını doğrudan ölçmesidir. Ölçüm sonuçları, serbestçe hareket eden Majorana quasipartiküllerinin bir yönde birlikte dolaşarak bir ayna görüntüsü sinyali veya bir kiral sinyal ürettiğini göstermektedir.

Araştırmadaki bir sonraki adım, malzemenin zaman ters simetrisini bozduğunu doğrulamak için ölçümler yapmaktır. Bu, zaman oku teorik olarak tersine çevrilirse, parçacıkların hareketinin farklı olması gerektiği anlamına gelir.Bu tür araştırmalar, süperiletken-uranyum ditelluridin (UTe2) kiral özellikleri için ek kanıt sağlayacaktır. Doğrulanırsa, uranyum tellür, kiral bir geleneksel olmayan süperiletken olarak onaylanan He-3 süperakışkan dışında tek materyal olacaktır. Bu, bilim insanlarının bu nadir süper iletken özelliği anlamasını sağlayacak ve hatta belki de zamanla bile Majorana kuasipartiküllerini kuantum bilgi bilimi için yararlı bir şekilde manipüle edebilecek büyük bir keşif.