Откритие в квантовата физика обещава суперефективен пренос на енергия

Изследването, публикувано в списанието Nature Physics, открива перспективата за създаване на ултра-ефективни материали, които могат да прехвърлят енергия и данни без загуби.

Учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) съобщиха за осъществяването на успешен експеримент, който може да се превърне в пробив за разбирането на квантовите процеси. Те са успели да фиксират рядко явление, известно като квантов ефект на Хол, като „гранично състояние“ с ултрастудени атоми. Тези състояния позволяват на атомите да се движат по границата на материала без триене, което е изключително рядко в природата.

Електроните обикновено представляват свободни частици, които могат да преминават през повечето метали във всяка една посока. Когато се сблъскат с препятствие, те изпитват триене и се разпръскват произволно, наподобявайки сблъскващи се билярдни топки.

Но в някои много редки материали може да се наблюдава явление, известно още като квантовия ефект на Хол, открит през 1980 гoдина от германския физик Клаус фон Клицинг, при което под въздействието на магнитно поле и свръхниски температури двумерен поток от електрони сякаш се движи целенасочено по специални циклотронни орбити. В тези случаи те могат да се „залепят“ за края на материала и да текат в една посока, подобно на мравки, движещи се във формация по границите на обекта. В това рядко “гранично състояние” електроните могат да се движат без триене, плъзгайки се леко около препятствия, като същевременно се движат в поток, ориентиран по периметъра. За разлика от процесите наблюдавани в свръхпроводниците, където всички електрони в материала се движат без съпротивление, потокът, формиращ се при“граничните състояния“, възниква само на границата на материала. Подобни квантови състояния съществуват само за фемтосекунди и на разстояния от части от нанометъра, което прави изучаването им с традиционни методи изключително трудно.

Откритието може да окаже също така важна стъпка към разработването на материали, които могат да поддържат безпрепятствен поток на енергия, което потенциално ще доведе до революция в енергетиката и транспорта. Изследователите планират допълнителни експерименти за по-нататъшно изследване на физиката на тези „граничните състояния“ и как те могат да бъдат приложени в реални системи.

Получените резултати откриват нови перспективи за изследване и приложение на „граничните състояния“ в различни области на науката и технологиите. Например, те могат да бъдат използвани за създаване на нови типове транзистори, които ще работят на коренно различни принципи от съвременните електронни устройства. Това може да доведе до създаването на по-мощни и енергийно ефективни компютри и други електронни устройства.

Потокът от частици се е запазвал, дори когато изследователите са поставяли препятствие по пътя им под формата на светлинна точка, с помощта на която осветявали края на оригиналния лазерен пръстен. Сблъскайки се с това препятствие, атомите не се забавяли или разлитали, а вместо това се плъзгали покрай него, без да изпитват триене, пише futurist.bg.