Ak si doteraz žil v presvedčení, že hmota existuje len v štyroch základných skupenstvách – pevná, kvapalná, plynná a plazma – vedci ti práve elegantne rozbili predstavy. Objavili úplne nový kvantový stav hmoty, ktorý sa správa tak podivne, že pripomína sci-fi z iného vesmíru.
Ako informuje portál The Brighter Side, volá sa kvantový tekutý kryštál (quantum liquid crystal) a vznikol vďaka šialenému experimentu, pri ktorom vedci z Rutgersovej univerzity spojili dva extrémne špeciálne materiály. Výsledok? Niečo, čo sa v prírode nevyskytuje a popiera všetky známe pravidlá správania sa elektrónov.
Kvantový sendvič, ktorý zmenil dejiny fyziky
Na začiatku museli vedci postaviť niečo, čo predtým neexistovalo – „kvantový sendvič“ z dvoch materiálov s úplne odlišnými vlastnosťami. Jeden z nich, Weylov polovodič, je niečo ako diaľnica pre elektróny – umožňuje im pohybovať sa neuveriteľnou rýchlosťou takmer bez odporu. Druhý, tzv. spinový ľad, má zvláštnu magnetickú štruktúru pripomínajúcu zamrznutú vodu, ale s chaotickým usporiadaním.
Spojením týchto dvoch vrstiev vzniklo rozhranie, ktoré doslova ožilo novými zákonmi. Elektróny sa začali správať tak, ako by počúvali neviditeľného dirigenta, ktorý im určil presné smery, kadiaľ môžu prúdiť.
Šesťcípa „vločka“ z elektrónov
Experiment prebiehal v extrémnych podmienkach – teplote blízkej absolútnej nule a pod ultrasilným magnetickým poľom v špičkovom laboratóriu na Floride. A práve tam sa začali diať veci.
Vedci zistili, že materiál vedie elektrický prúd inak v závislosti od smeru. Prúd prestal tiecť rovnomerne a vytvoril šesťcípu symetriu, akoby išlo o mikroskopickú snehovú vločku z elektrického odporu.
A potom prišlo prekvapenie. Keď posilnili magnetické pole, celá symetria sa rozpadla – a elektróny zrazu prúdili len dvoma opačnými smermi. Tento náhly zlom je známkou toho, že sa materiál prepol do úplne novej organizovanej fázy. A teda – vznikol nový, piaty stav hmoty.
Čo z toho máme my, obyčajní smrteľníci?
Možno sa pýtaš, čo máš z kvantového sendviča ty. Nuž, zatiaľ nič. Ale vedci tvrdia, že ide o kľúčový míľnik, ktorý v budúcnosti otvorí dvere k úplne novým technológiám. Od extrémne citlivých kvantových senzorov až po nové typy počítačov.
Táto revolúcia ukazuje, že ak spojíš dve zvláštne veci, môže vzniknúť niečo ešte šialenejšie – a funkčnejšie. Práve preto vedci veria, že sme len na začiatku objavovania úplne nového sveta kvantových materiálov.
„Toto je len začiatok. Takýchto kvantových rozhraní môžeme vytvoriť desiatky. A každé z nich môže ukázať úplne nový fyzikálny jav,“ uzavrel vedúci výskumu Jak Chakhalian.
