Що відкрили науковці?

Сучасна наука нарешті отримала підтвердження теорії, яка десятиліттями залишалася лише на папері. Фізики успішно зафіксували приховану фазу матерії, створивши унікальні супергратки зі срібних наночастинок. Ці структури продемонстрували властивості, які раніше вважали недосяжними в експериментальних умовах, пише видання SciTechDaily.

Дивіться також Кінець епохи темної енергії: нова теорія космології руйнує наші звичні уявлення про Всесвіт

Ключем до успіху стала особлива структура наночастинок. На відміну від жорстких конструкцій, які зазвичай використовують у нанотехнологіях, нові структури поводяться значно динамічніше. Це дозволило вченим спостерігати за тим, як матерія переходить у специфічний стан, що раніше вислизав від об'єктивів мікроскопів і датчиків.

Ви можете уявити їх як "волохаті" частинки. Волоски достатньо гнучкі, щоб частинки мали більше свободи для зсуву, але вони також добре поєднуються між собою, що дозволяє частинкам зчеплюватися,
– прокоментував дослідник Тімоті К. Мур.

Завдяки цій гнучкості частинки срібла утворюють надзвичайно стабільні й упорядковані масиви. Проте найцікавіше почалося тоді, коли дослідники почали вивчати оптичні властивості отриманих суперграток. Коли на ці структури спрямували світло, вони продемонстрували явище, яке фізики називають глибоким сильним зв'язком між світлом і матерією.

У цьому стані електрони всередині срібних наночастинок починають рухатися не хаотично, а в ідеальному синхроні зі світловими хвилями. Фактично світло та речовина стають єдиним цілим на квантовому рівні. У цей момент виникає квантова заплутаність – стан, коли частинки залишаються взаємопов'язаними незалежно від відстані між ними, а їхні властивості стають невіддільними одна від одної.

Що це нам дає?

Це відкриття має колосальне значення для майбутнього технологій. Розуміння того, як керувати прихованими фазами матерії, відкриває шлях до створення принципово нових матеріалів. Наприклад, це може призвести до появи надшвидких квантових комп'ютерів або сенсорів, чутливість яких перевищуватиме сучасні аналоги в тисячі разів.

Крім того, науковці виявили, що ці супергратки мають несподівану квантову оптичну поведінку. Коли електрони в наночастинках осцилюють синхронно зі світловими хвилями (осциляція – це процес повторюваних змін стану системи, її відхилення від точки рівноваги туди й назад у певних межах або специфічні циклічні рухи), матерія починає поводитися як гігантська квантова система.

Це підтверджує прогнози, зроблені ще наприкінці минулого століття, коли теоретики лише починали описувати можливість існування таких екзотичних станів речовини.

Вивчення цих процесів допомагає краще зрозуміти фундаментальні закони Всесвіту. Поки що експерименти проводили в лабораторних умовах зі срібними частинками, розмір яких вимірюють мільйонними частками міліметра. Проте фізики впевнені, що принципи, які вони виявили, працюють і в інших масштабах.

Це відкриття демонструє дивовижні характеристики новостворених суперграток зі срібних наночастинок,
– заявив Тімоті К. Мур, підкреслюючи унікальність отриманих результатів.

Зараз команда зосередилася на тому, як адаптувати ці знання для практичного використання. Можливо, вже найближчими роками ми побачимо перші пристрої, робота яких базується на прихованих фазах матерії та "волохатих" наночастинках.