Aby tego dokonać, musieli stworzyć środowisko cechujące się naprawdę skrajnymi warunkami. Temperatury wyniosły około -273 stopni Celsjusza, co jest wartością o ułamki stopnia wyższą od najniższej temperatury występującej we wszechświecie, określanej mianem zera absolutnego. Z kolei wygenerowane na potrzeby eksperymentów pola magnetyczne były niemal 100 tysięcy razy silniejsze od ziemskiego.
Czytaj też: Komputery kwantowe mają wielki problem. Naukowcy bezradnie rozkładają ręce
W centrum zainteresowania członków zespołu badawczego znalazło się FQHE, czyli ułamkowe kwantowe zjawisko Halla. W “normalnych” okolicznościach zjawisko Halla odnosi się do sytuacji, w której występuje różnica potencjałów w przewodniku, przez który przechodzi prąd elektryczny, a sam przewodnik znajduje się w polu magnetycznym poprzecznym względem płynącego prądu.
W odniesieniu do ułamkowego kwantowego zjawiska Halla sprawy przybierają jeszcze bardziej nietypowy obrót, ponieważ w takich okolicznościach cząstki mogą mieć ułamkowe ładunki i zachowywać się w sposób na pierwszy rzut oka przeczący prawom fizyki. Wnioski płynące ze zorganizowanych eksperymentów były na tyle zaskakujące, że badacze spędzili sporo czasu nad wyjaśnieniem stojących za nimi zjawisk.
Do odkrycia nieznanych wcześniej stanów skupienia materii posłużyły naukowcom badania poświęcone ułamkowemu kwantowemu zjawisku Halla
Poza teoretycznym wymiarem tych nowych ustaleń, istotne będą również potencjalne praktyczne zastosowania sukcesów naukowców ze Stanów Zjednoczonych. Mówi się chociażby o realnych korzyściach odnoszących się do technologii związanych z komputerami, smartfonami i ogniwami słonecznymi. Oznacza to praktyczne zalety dla elektroniki użytkowej oraz energetyki.
Na potrzeby badań ich autorzy skorzystali z półprzewodnikowych elementów stworzonych z arsenku gali i arsenku glinowo-galowego. Dwuwymiarowe struktury miały stanowić idealne środowisko dla poruszających się w ich obrębie elektronów. Kiedy do układu został wprowadzony dodatkowy prąd elektryczny, efekt okazał się niespodziewany, ponieważ naukowcy dostrzegli coś, czego nigdy przedtem nie obserwowali.
Czytaj też: To nie science fiction a rzeczywistość. Lampy próżniowe pozwolą stworzyć sieć kwantową
Doprowadziło to ich do konkluzji, jakoby mieli do czynienia z nieznanymi wcześniej stanami skupienia materii. Poza wspomnianymi dziedzinami, poczynione postępy powinny mieć też przełożenie na obliczenia kwantowe i materiałoznawstwo. Przetwarzanie danych na dużą skalę, projektowanie nowych materiałów o przydatnych właściwościach czy produkcja energii w wydajny i ekologiczny sposób to bez wątpienia aspekty pozostające obecnie na czasie. Sami zainteresowani nie zamierzają się natomiast zatrzymywać. Zapowiadają prowadzenie eksperymentów w jeszcze bardziej ekstremalnych warunkach i wykorzystanie dodatkowych narzędzi w celu poszerzenia metodologii badań. Dotychczasowe sukcesy jasno pokazują, jak wielki potencjał drzemie w badaniach z zakresu fizyki kwantowej.