Szczegółowe wyniki tych badań zostały niedawno zaprezentowane w Physical Review Letters, a płynące z nich wnioski powinny mieć ogromny wpływ na rozwój fizyki czy wykorzystywanie modelu standardowego. Nowe informacje dotyczą interakcji między spinami elektronów.
Czytaj też: W tym materiale elektrony płyną jak ciecz. Teraz fizycy dostrzegli w nim wiry elektronowe
Ten ostatni stanowi bardzo rozległą teorię fizyki cząstek podstawowych, a jego początki sięgają lat 70. ubiegłego wieku. Jednym z założeń modelu standardowego jest opisywanie trzech oddziaływań podstawowych: elektromagnetycznego, słabego oraz silnego. Owa teoria nieszczególnie sprawdza się jednak w starciu z kosmicznymi nowinkami, takimi jak koncepcja dotycząca ciemnej materii bądź ciemnej energii.
Fizycy mają spore pole do poprawy, choćby ze względu na brak badań nad interakcjami związanymi z prędkością pomiędzy spinami. Ten niedobór był szczególnie odczuwalny w odniesieniu do stosunkowo małych odległości. Na szczęście teraz powinno się to zmienić, a wszystko dzięki badaczom z Państwa Środka.
W centrum zainteresowania chińskich naukowców znalazły się egzotyczne interakcje na linii spin-spin zależne od prędkości przy krótkich zakresach sił
To właśnie oni zaprojektowali eksperymentalny układ wyposażony w dwa diamenty. Każdy z nich miał na swojej powierzchni wysokiej jakości wakansy azotowe, które umieszczono tam za pomocą chemicznego osadzania z fazy gazowej. Metoda ta jest powszechnie wykorzystywana w celu obróbki materiałów. Co istotne, spin elektronów w jednym wakansie pełnił funkcję czujnika spinu, natomiast drugi był źródłem tego spinu.
Członkowie zespołu badawczego skupiali się na owocach interakcji pomiędzy zależnym od prędkości spinem elektronów w skali mikrometrowej. Wykorzystali w tym celu czujnik spinu, dzięki któremu byli w stanie scharakteryzować interakcję dipola magnetycznego ze źródłem spinu w formie punktu odniesienia. Później modulowali wibracje źródła spinu i przeprowadzili pomiary pozwalające na określenie oddziaływań zależnych od prędkości na linii spin-spin.
Czytaj też: Nowa cząstka elementarna odkryta przez fizyków. Jest piękna, powabna i nie tylko
Jak wyjaśniają autorzy tych badań, w przypadku dwóch nowych interakcji dokonali historycznej detekcji w zakresie sił kolejno mniejszym niż 1 cm i mniejszym niż 1 km. Zgromadzone dane powinny być pomocne na przykład w wysiłkach poświęconych czujnikom kwantowym. Czy będzie to miało jakieś bardziej praktyczne implikacje? Pozostaje nam uzbroić się w cierpliwość.