Cum să treci prin pereţi, fără a folosi uşa – o nouă descoperire a fizicii cuantice

0

– Trecerea prin materie solidă, cum ar fi trecerea prin pereţi, fără a folosi uşa – pare un concept de filme SF, însă acum cercetătorii dezvoltă bazele ştiinţifice pentru a putea face acest lucru posibil, deşi, deocamdată, doar la scară atomică, prezintă beforeitsnews.com.

Oamenii de ştiinţă au proiectat un sistem simplu pentru a putea studia modul în care electronii trec prin barierele de energie în loc să le depăşească prin ocolire.

Acest comportament neobişnuit, numit tunelar, este echivalentul la nivelul particulelor al capacităţii unei persoane de a trece direct printr-un munte, în loc să îl parcurgă pe deasupra.

Un astfel de comportament al particulelor  este reflectat în următorul grafic, care prezintă modul în care un electron trece printr-o barieră de energie (peretele portocaliu):

Fizicianul Gleb Finkelstein şi colaboratorii lui manipulau electronii tunelari folosind fire electrice şi nanotuburi de carbon, până când au descoperit în mod neaşteptat că pot crea o fază de tranziţie cuantică, o schimbare abruptă în starea cuantică a sistemului.

“Există foarte puţine exemple unde puteţi observa tranziţii de faze cuantice într-un mod direct, controlabil. Asta este interesant aici”, a declarat fizicianul Harold Baranger.

Fazele cuantice sunt asemănătoare fazelor prin care trece materia zi de zi, cum ar fi gheaţa – o fază a apei. Însă, fazele cuantice se produc la o temperatură aproape de zero grade, şi de obicei se întâmplă atunci când grupuri mari de electroni şi alte particule îşi schimba caracteristicile în mod colectiv.

Tranziţiile de fază cuantice sunt omniprezente în fizica modernă, dar sunt greu de studiat. Unul din cele mai recunoscute exemple, poate fi observat la materialele superconductoare, unde electronii îşi depăşesc repulsia negativă faţă de celălalt şi plutesc, opunând puţină rezistenţă.

Tunelarea este ca şi când ai sări peste un râu”, au adăugat cercetătorii, adăugând că tunelarea de rezonanţă apare acolo unde “ai o insulă mică, nivelul de rezonanţă din interiorul nanotubului, pe care să îţi aşezi un pic piciorul”.
Echipa a creat un mediu de drenare a energiei în fire, şi apoi a masurat cât de uşor se mişcă electronii prin nivelul de rezonanţă al nanotuburilor la o temperatură extrem de joasă. La fire, “este ca şi cum malurile râului sunt mlăştinoase, aşa că este nevoie de energie pentru a reuşi să efectuezi o săritură”, a spus profesorul Finkelstein, care a condus studiul.

Dacă “insula” de rezonanţă este poziţionată corect între cele două “maluri”, atunci electronii pot sări cu uşurinţă între acestea. Dar, dacă insula este mai aproape de unul din maluri, electronii vor sta legaţi de unul din cele două ţărmuri. Această diferenţă de comportament, care a fost neaşteptată, semnalează o tranziţie de fază cuantică.

Descoperirea poate nu va ajunge prea curând în tehnologie, dar cercetătorul şef, fizicianul Henok Mebrahtu realizează acum experimente la Intel. Rezultatele vor putea oferi celorlalţi cercetători un sistem simplu pentru a putea începe testarea anumitor medii în care se pot produce tranziţii de fază cuantică.

loading...
Citește și

Spune ce crezi

Adresa de email nu va fi publicata

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.