Темні частинки. Фізики виявили прихований квантовий стан: чому це важливо

Провівши аналіз електронів у твердому матеріалі, фізики змогли виявити квантові стани, які функціонально нейтралізують один одного. Вони приховують електрони в темних станах від спостереження. Фізики вважають, що це може допомогти пояснити, чому деякі надпровідники поводяться несподіваним чином. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Physics, пише Popular Mechanics.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Якщо посвітити ліхтариком на порожню стіну, то можна виявити, що промінь світла створює низку кілець. Це результат явища під назвою інтерференція. Хвилі світла стикаються одна з одною більш-менш синхронно. Якщо хвилі синхронізовані, то виникає конструктивна інтерференція, і виходить більш яскравий сигнал. Якщо хвилі не синхронізовані, то виникає деструктивна інтерференція, і виходить темніший сигнал. Якщо хвилі абсолютно протилежні, то деструктивна інтерференція досягає свого піку, і взагалі не можна отримати жодного сигналу.

В електронів також може виникати інтерференція, якщо вони мають різну енергію. Це може призвести до існування темних електронів, тобто електронів у темних квантових станах, які не можна побачити за допомогою спектроскопа.

Тривалий час вважалося, що ці секретні електрони просто не існують у твердих матеріалах. Електрони не можуть так далеко віддалятися один від одного, тому вважалося, що абсолютно різні енергії неможливі. Але тепер фізики виявили, що ці стани трапляються навіть у конденсованій речовині, що може суттєво вплинути на розуміння квантової фізики.

За словами авторів дослідження, цей прихований стан може бути відсутньою частиною інформації, яка має вирішальне значення для розуміння невловимих квантових явищ. Тому важливо визначити існування невідомих темних станів у природі та розкрити їхні основні механізми.

Фізики зайнялися пошуком темних станів у кристалічному матеріалі під назвою диселенід паладію. Вчені вивчили поведінку електронів у цьому матеріалі і виявили особливості, які повинні були існувати, але їх не можна було побачити. Фізики вивчили матеріал, використовуючи кілька поляризацій світла, щоб переконатися, що темні стани, які було виявлено, є результатом поведінки електронів, а не світла, використовуваного для їх вивчення. Результати показали, що світло тут ні до чого.

Фізики вважають, що виявлення темних електронів не є випадковістю, а це ознака того, що темні стани, ймовірно, трапляються всюди в природі.

За словами вчених, це відкриття може пояснити, чому деякі матеріали поводяться як надпровідники в несподіваних умовах.

Як уже писав Фокус, ще одне відкриття змінює уявлення про Всесвіт. Астрофізики з'ясували, як утворилися об'єкти, яких не повинно бути. Вчені вважають, що знайшли розгадку таємниці походження надмасивних чорних дір, які порушують існуючі теорії.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили причину виникнення надзвичайно потужних наднових, які яскравіші за звичайні зоряні вибухи іноді в 100 разів.