Στο γυμνάσιο μπορεί να έχετε πει ότι υπάρχουν τρεις καταστάσεις της ύλης - στερεά, υγρά και φυσικό αέριο. Το πλάσμα, το συστατικό των αστεριών, είναι το τέταρτο.
Μόλις συμπεριλάβουμε πράγματα που γίνονται μόνο από ανθρώπους, ο πραγματικός αριθμός είναι πολύ μεγαλύτερος και συνεχίζει να αυξάνεται . Η τελευταία προσθήκη συμπεριφέρεται με κβαντικό μηχανικό τρόπο, ακόμη και σε μακροσκοπικό μέγεθος, παρά ακολουθώντας κλασικά θερμοδυναμικά μοντέλα.
Τα κράτη της ύλης που συμπεριφέρονται με κβαντικούς μηχανικούς τρόπους έχουν βρεθεί πριν. Το συμπύκνωμα Bose-Einstein είναι το πιο διάσημο. Σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν αρχίζει να συμπεριφέρεται σαν υποατομικά σωματίδια, εκδηλώνοντας το ξεχωριστό μείγμα συμπεριφορών κυμάτων και σωματιδίων. Τα υπερρευστά, όπως το ήλιο-3 , έχουν επίσης μερικά κβαντομηχανικά χαρακτηριστικά.
Η τελευταία προσθήκη, που ανακοινώθηκε στο Nature Physics
, είναι αυτό που ονομάζεται τεχνητός γύρος πάγου. Αυτά αποτελούνται από μικροσκοπικά μαγνήτες αλληλεπίδρασης που μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν εξωτικά υλικά που διαφέρουν από οποιαδήποτε φυσική κατάσταση της ύλης ή ακόμα και από άλλα τεχνητά. Αυτός ο ειδικός γύρος πάγου, ονομάζεται Shakti τεχνητός γύρος πάγος, έχει τα δικά του quirks ακόμη και σε σύγκριση με άλλα μέλη αυτής της εξωτικής ομαδοποίησης.
Όπου οι καταστάσεις της ύλης ταξινομούνται συνήθως ως παραγγελίες, όπως κρυστάλλους ή διαταραγμένες, όπως τα υγρά, ο σπιν του πάγου Shakti φαίνεται να είναι διαταραγμένος, αλλά έχει τοπολογική τάξη σε αυτό που μοιάζει με μια περίπτωση ζωής που μιμείται την τέχνη .
"Η απόδειξη ότι αυτά τα τοπολογικά αποτελέσματα μπορούν να σχεδιαστούν σε ένα τεχνητό σύστημα παγωμένου πάγου ανοίγει την πόρτα σε ένα ευρύ φάσμα πιθανών νέων μελετών", δήλωσε ο καθηγητής του Yale, Peter Schiffer , ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, σε δήλωση .
Α. Εικόνα ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης που δείχνει τη δομή του τεχνητού πλέγματος πάγου Shakti. B, XMCD-PEEM εικόνα του πλέγματος Shakti. Η σκιά δείχνει την κατεύθυνση της μαγνήτισης, το βέλος είναι η κατεύθυνση των ακτίνων Χ. C, ο χάρτης στιγμών που αντιστοιχεί στο b. Κάθε βέλος αντιπροσωπεύει το μαγνητικό προσανατολισμό ροπής D, Το πλέγμα διμερούς κάλυψης που λαμβάνεται συνδέοντας τα κέντρα γειτονικών ορθογωνίων συστατικών στο πλέγμα Shakti. Lao et αϊ / Nature Physics
Η ενέργεια των τεχνητών σπιν ices μπορεί να αφαιρεθεί μια σειρά από βήματα, προκαλώντας τους μαγνήτες να φτάσουν τη χαμηλή ενεργειακή τους κατάσταση. Ωστόσο, στο Shakti τεχνητό γύρο πάγο, τα επίπεδα ενέργειας παραμένουν τα ίδια. "Το σύστημα κολλάει με τέτοιο τρόπο ώστε να μην μπορεί να αναδιοργανωθεί, παρόλο που μια μεγάλης κλίμακας αναδιάταξη θα του επέτρεπε να πέσει σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση", δήλωσε ο Schiffer.
Δεν είναι κάτι καινούργιο για να παγιδευτεί ένα υλικό σε μια ανυψωμένη κατάσταση ενέργειας, που δεν μπορεί να καταρρεύσει. Είναι ανάλογο με μια μπάλα που εμποδίζεται από το να κυλήσει από ένα τραπέζι από ένα μικρό χείλος, παρόλο που η χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση είναι στο πάτωμα. Ωστόσο, οι ερευνητές που πραγματοποίησαν σάκχαρο γύρης Shakti ήταν αρχικά ανίκανοι να προσδιορίσουν τι έβαζε το προϊόν τους να φτάσει στη χαμηλή ενεργειακή κατάσταση. Τελικά, ένα προηγουμένως προτεινόμενο θεωρητικό σύστημα, γνωστό ως πρότυπο κάλυψης διμερούς, αναγνωρίστηκε ως αντιστοιχώντας όσα παρατηρήθηκαν στο εργαστήριο.
«Η έρευνά μας δείχνει για πρώτη φορά ότι η κλασική συστήματα όπως το τεχνητό παγωμένο σπιν μπορεί να σχεδιαστεί για να αποδείξει τοπολογικές διέταξε φάσεις, οι οποίες έχουν προηγουμένως βρεθεί μόνο στην κβαντική συνθήκες», δήλωσε ο Los Alamos National Laboratory του Δρ Κριστιάνο Nisoli που οδήγησε το θεωρητικό μέρος της τη συνεργασία.