znanost 11.4.2014 14:54

Slovenski znanstveniki odkrili skrito kvantno stanje

Ljubljana, 11. aprila - Znanstveniki iz odseka za kompleksne snovi Instituta Jožef Stefan (IJS) so odkrili prvi primer stabilnega skritega stanja v naravi. Gre za zelo pomembno odkritje, ki je bilo danes objavljeno v ugledni znanstveni reviji Science, so sporočili iz IJS.

Ljubljana, Institut Jožef Stefan.
Predsednik vlade Borut Pahor in minister za razvoj in evropske zadeve Mitja Gaspari sta obiskala Institut Jožef Stefan.
Foto: Daniel Novakovič/STA

Skrito stanje je drugačno od vseh znanih stanj v snovi - do njega je mogoče priti zgolj s pomočjo močnega in izredno kratkega laserskega sunka, dolgega precej manj kot milijardinko sekunde.

Ko snovi spreminjamo temperaturo, gre pogosto skozi enega ali več faznih prehodov, na primer iz tekočega v trdno stanje, ali iz nemagnetnega v magnetno stanje in podobno, pojasnjujejo v IJS. Fazni prehodi lahko povzročijo tudi s spremembo tlaka ali elektromagnetnega polja. V vseh omenjenih primerih je snov skoraj v ravnovesju in gre počasi skozi običajna stanja v snovi.

Obstaja pa še ena možnost, in sicer ta, da povsem novo urejeno stanje v snovi ustvarimo po neravnovesni poti, na primer z laserskim sunkom. Če laserski sunek vzbudi snov tako, da elektrone in atomska nihanja vzbudi različno in so zato kratek čas med seboj izven ravnovesja, se lahko zgodi, da med tem nastane povsem novo skrito urejeno stanje, do katerega ni možno priti po ravnovesni poti.

"Kar je posebej nenavadno, je, da je novo kvantno stanje povsem stabilno. Povrhu tega raziskovalci prikažejo, kako je kristal možno preklopiti tudi nazaj v običajno stanje," so zapisali.

Stabilna skrita stanja so bila doslej le hipotetična, peščica znanih primerov metastabilnih stanj pa je zelo kratkoživih in jih je bilo zato težko raziskovati.

"Življenjska doba novo odkritega stanja, ki so ga raziskovalci pod vodstvom Dragana Mihailovića odkrili v halkogenidu prehodnih kovin, je pri sobni temperaturi skoraj sekunda, ocenjena življenjska doba pri nizkih temperaturah pa je daljša od starosti vesolja. Še posebej zanimivo je, da se ob preklopu v delčku sekunde snov spremeni iz izolatorja v kovino, s spremljajočo spremembo barve in upornosti," ugotavljajo v IJS.

Odkritje je zelo pomembno, saj je prvi primer stabilnega skritega stanja v naravi nasploh, so prepričani v institutu. "Kaže na to, da so tovrstna stanja dejansko možna in s tem odpira raziskave skritih stanj v različnih sistemih, vse od paralelnega vesolja do novih elementarnih delcev in novih oblik kondenzirane materije," še dodajajo.