Sciencemag.cz
Doporučujeme
Elektrony se za extrémních podmínek, v „kvantových materiálech“, respektive v kvantových spinových kapalinách, jakoby rozdělí na dvě části – kvazičástice, z nichž jedna nese elektrický náboj, druhá (spinon) pak spin.
Nai Phuan Ong z Princeton University, hlavní autor článku v Nature Physics, a jeho postgraduální studenti Peter Czajka a Tong Gao uvádějí, že podařilo experimentálně potvrdit starší předpovědi. V kvantových spinových kapalinách se spiny elektronů jako celek neuspořádají ani při poklesu teploty těsně nad absolutní nulu (poznámka PH: nebo se dokonce při poklesu teploty může změnit už jednou vytvořené feromagnetické uspořádání). Spiny jsou spolu sice na menší vzdálenosti koordinovany, ale současně frustrované, tj. neustále se převracejí v jakémsi složité choreografii. Dokonce se uvažuje i o tom, že tyto procesy by mohly najít využití v kvantových počítačích – fluktuace by mohly odpovídat výpočtům.
Nedávno zemřelý nositel Nobelovy ceny za fyziku Philip Anderson (1923–2020) předpověděl existenci spinových kapalin už v roce 1973. Tehdy k vysvětlení jejich podivných vlastností rovněž navrhl duální povahu elektronu a poprvé použil výrazu spinon.
Nový výzkum měl spinon potvrdit ve spinové kapalině z chloridu ruthenitého RuCl3 zlomek stupně nad absolutní nulou a navíc v přítomnosti silného vnějšího magnetického pole. Poté na jeden konec materiálu vědci dodali nepatrné množství tepla. Spinony se podle předpovědi měly projevit tak, že závislost tepelné vodivosti materiálu na vnějším magnetickém poli by vytvářela speciální oscilace. Což se i podařilo naměřit. Samozřejmě takhle těsně nad absolutní nulou šlo o dost složitý proces z hlediska připojování termometrů a měření jako takového. Změny teploty byly minimální (setiny stupně), navíc teploměry bylo třeba kalibrovat na změny magnetického pole. A krystaly musely být ultračisté, v potřebné kvalitě je vytvořili na Oak Ridge National Laboratory.
Takhle zásadní výsledky bude ale třeba ještě dále ověřit; na jednu stranu jde sice o potvrzení předpovědi, na druhé straně ale tyto závěry zase poněkud nabourávají naše základní představy o elementárních částicích.
Peter Czajka et al. Oscillations of the thermal conductivity in the spin-liquid state of α-RuCl3. Nature Physics. May 13, 2021. DOI: 10.1038/s41567-021-0124.
Zdroj: Princeton University / Phys.org
Jsem laik ale pořád víc a víc jsem přesvědčen, že slovo „částice“ je zavádějící…
Mám obavu, že naše teoretické „nápady“ ovlivňují a v určitém smyslu vytvářejí realitu. Realita není pevně daná…