أشباه الجسيمات الفيرميونية "تختفي" ببطء لأول مرة - عالم الفيزياء

لاحظ الباحثون بشكل مباشر أن أشباه الجسيمات الفرميونية "تختفي" ببطء لأول مرة. حدث التلاشي هذا بالقرب من تحول الطور الكمي في ما يسمى بمركب الفرميون الثقيل. بالإضافة إلى تعزيز فهمنا لاستقرار أشباه الجسيمات الفرميونية، فإن مثل هذه التحولات يمكن أن يكون لها تطبيقات في تكنولوجيا المعلومات الكمومية.

تحدث المرحلة الانتقالية الأكثر شهرة عندما يتحول الماء فجأة إلى جليد عندما يبرد إلى أقل من 0 درجة مئوية. تختلف خصائص الجليد تمامًا عن خصائص الماء السائل، فكثافة الجليد أقل بكثير، كما يتغير هيكله بشكل كبير. ومع ذلك، في بعض التحولات الطورية، يحدث التغيير بشكل تدريجي. على سبيل المثال، يتحول الحديد من كونه مغناطيسيًا حديديًا إلى مغناطيسي مساوٍ عند تسخينه إلى 760 درجة مئوية، ولكن مع تقدم التحول، يستغرق النظام وقتًا أطول وأطول للوصول إلى التوازن، وبالتالي يبطئ التحول ويجعله أكثر استمرارية. وهذا يعني أن المرحلتين (المغناطيسية الحديدية والمغناطيسية المسايرة) تصبحان أقرب في الطاقة.

هذه الظاهرة نموذجية للتحولات الطورية التي تنطوي على إثارة البوزونات، وهي جسيمات تتوسط التفاعلات (بما في ذلك التفاعلات المسؤولة عن المغناطيسية). ومع ذلك، على المستوى الأساسي، لا تتكون المادة من البوزونات، بل من الفرميونات.

يشير عضو فريق الدراسة إلى أن "الإلكترونات تنتمي إلى عائلة الفرميونات". شوفون بال"والمادة المكونة من هذه الجسيمات لا يمكن عادة تدميرها بسبب قوانين الطبيعة الأساسية. لذلك لا يمكن للفرميونات أن تختفي، ولهذا السبب فهي عادةً لا تشارك أبدًا في التحولات الطورية.

تراكب نوعين من حالات الإلكترون

وباستخدام قياسات التحليل الطيفي للمجال الزمني لتيراهيرتز، توصل بال وزملاؤه إلى مانفريد فيبيجفي ETH زيورخ ، سويسرا لاحظ هذا التباطؤ الحرج بالقرب من انتقال المرحلة الكمومية في YbRh₂Si₂. تتكون أشباه الجسيمات في هذه المادة من تراكب نوعين من حالات الإلكترون: أحدهما يتكون من إلكترونات موضعية مثل تلك الموجودة في العازل والآخر يتكون من إلكترونات متحركة كما هو الحال في المعدن. إحدى السمات الملفتة للنظر في هذا التراكب هي أن الإلكترونات، إلى حد ما، مرتبطة مكانيًا، مما يمنحها كتلة فعالة 10³ إلى 10⁴ أكبر من كتلة بقية الإلكترون العادي. تُعرف المركبات التي تدعم هذا النوع من الارتباط بمركبات الفرميونات الثقيلة.

وفي تناقض آخر مع الإلكترونات "العادية"، فإن أشباه الجسيمات هذه، التي لا توجد إلا في النظام الكمي، يمكن تدميرها أثناء مرحلة انتقالية. يقول بال إن هذا هو العامل الرئيسي الذي يسمح لها بالخضوع لمرحلة انتقالية مستمرة مماثلة لتلك التي تنطوي على البوزونات.

الأس الحرج

وفي دراستهم، استخرج الباحثون معاملًا يُعرف باسم الأس الحرج الذي يتعلق بانهيار احتمالية تكوين هذه الحالات الغريبة في المرحلة الانتقالية. "يمكن استخدام الأسس الحرجة لتصنيف التحولات الطورية، ويمكن الآن توسيع هذا المفهوم لتصنيف التحولات ليس فقط المرتبطة بانهيار معلمات الترتيب البوزوني، مثل المغنطة في التحول المغناطيسي، ولكن أيضًا إلى التحولات الطورية الغريبة مع تدمير الفرميونيات. "الجزيئات"، يوضح بال، الموجود الآن في نيسر في الهند.

تشير الحسابات إلى أن بوزونات ماجورانا يمكن أن توجد في أنظمة مشتتة

استخدم الباحثون إشعاع تيراهيرتز لأن مقاييس الطاقة الخاصة به تتساوى مع مقاييس الطاقة الجوهرية للفرميونات الثقيلة. يوضح بال: "عند إثارة T هرتز، تتحلل أشباه الجسيمات وتختفي، مما ينقل النظام إلى حالة عدم توازن". "إنها تسعى بطبيعة الحال إلى العودة إلى التوازن من خلال إعادة ظهور أشباه الجسيمات وتحدث عملية إعادة البناء هذه بعد تأخير زمني معين يتوافق مع مقاييس الطاقة الجوهرية لأنظمة الفرميونات الثقيلة."

ومن خلال قياس هذه الاستجابة المتأخرة، تمكن الفريق من مراقبة وتوصيف تطور أشباه الجسيمات – أي الاختفاء ثم العودة للظهور.

الدراسة التي تم تفصيلها في فيزياء الطبيعةيسلط الضوء على طريقة جديدة لدراسة الارتباطات بين العديد من الأجسام في بعض المواد الكمومية الغريبة مثل مركبات الفرميون الثقيلة. يقول بال: "إنها بالتالي نقطة انطلاق للعديد من الأبحاث الإضافية حول المواد المختلفة التي تكشف النقاب عن فيزياء التحولات الطورية في عالم الكم". عالم الفيزياء.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون السيارات / المركبات الكهربائية ، كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• تشارت بريم. ارفع مستوى لعبة التداول الخاصة بك مع ChartPrime. الوصول هنا.
• BlockOffsets. تحديث ملكية الأوفست البيئية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/fermionic-quasiparticles-caught-slowly-disappearing-for-the-first-time/