Zagadkowe interakcje w nieznanym stanie skupienia materii. Fizycy dokonali szokującego odkrycia 

Kwantowa ciecz spinowa od dawna była obiektem teoretycznych rozważań, ale na faktyczny przełom w poświęconych jej badaniach przyszło nam czekać aż do teraz. Międzynarodowy zespół złożony z największych ekspertów w dziedzinie fizyki zidentyfikował w czasie eksperymentów niespotykane wcześniej interakcje zachodzące między światłem i materią. 
Zagadkowe interakcje w nieznanym stanie skupienia materii. Fizycy dokonali szokującego odkrycia 

Zagadkowa ciecz spinowa została odkryta kilka lat temu, ale wciąż pozostaje wyjątkowo tajemniczym stanem skupienia materii. Wiadomo, iż w takich okolicznościach cząstki magnetyczne nie układają się w uporządkowany wzór, lecz utrzymują się we fluktuującym, splątanym stanie. Dzieje się tak nawet, gdy temperatura zostanie obniżona to wartości bliskich zera absolutnego, czyli najniższej możliwej spotykanej w całym wszechświecie.

Czytaj też: A co to takiego? Dowody na odkrycie nietypowej cząstki antymaterii w CERN. Nigdy wcześniej jej nie widzieliśmy.

W takich okolicznościach pojawiają się unikalne możliwości dotyczące poznawania tajemnic obejmujących oddziaływania między światłem i materią. O kluczowych postępach, jakie miały miejsce w ostatnim czasie w tej kategorii, członkowie międzynarodowego zespołu badawczego piszą na łamach Nature Physics. Jak podkreślają autorzy publikacji, udało im się zgromadzić dowody na występowanie kwantowej cieczy spinowej w materiale znanym jako pirochlorowy cynian ceru. 

Prowadzone analizy umożliwiły określenie, w jaki sposób neutrony oddziałują ze spinem elektronu w pirochlorze pod względem magnetycznym. W ostatecznym rozrachunku doprowadziło to do uwiecznienia zbiorowych wzbudzeń spinów silnie oddziałujących z falami przypominającymi światło. Sukces w badaniach nastąpił dzięki wykorzystaniu spektrometru w Instytucie Laue-Langevin w Grenoble. Instrument ten umożliwił wykonanie obrazowania w ekstremalnie wysokiej rozdzielczości. 

Kwantowa ciecz spinowa stanowiła obiekt zainteresowania międzynarodowego zespołu fizyków. Naukowcy dostrzegli w niej intrygujące interakcje na linii światło-materia

Spin jest właściwością elektronów spotykaną w mechanice kwantowej. Oddziaływania wielu elektronów sprawiają, że ich spiny ustawiają się w tym samym bądź przeciwnym kierunku. Ale mogą pojawić się zakłócenia wynikające z obecności struktur takich jak pirochlory. Fizycy określają to mianem frustracji magnetycznej, która w pewnych okolicznościach może prowadzić do powstawania kwantowych cieczy spinowych. Dzieją się wtedy rzeczy naprawdę niesamowite, ponieważ elektrony tworzą superpozycję, za sprawą której występują korelacje przywodzące na myśl płyny między spinami elektronów. A wszystko to w ciele stałym, a nie cieczy! 

Czytaj też: Ta cząstka traci masę w zadziwiających okolicznościach. Historyczna obserwacja zwiastuje absolutny przełom w fizyce

Warto przy tym wyróżnić tzw. spinony, które powstają za sprawą rozszczepiania elektronów w ciałach stałych. A tak się składa, że w kwantowej cieczy spinowej oddziaływanie między spinonami jest opisywane w kategoriach wymiany kwantów podobnych do światła. Jest to intrygujące nie tylko z punktu widzenia dokonanego w fizyce przełomu, ale również potencjalnych korzyści, które może on za sobą nieść. Mówi się chociażby o przełomowych dokonaniach w odniesieniu do projektowania komputerów kwantowych.