Nové skupenstvo, ktoré fyzici predpovedali pred dvomi desaťročiami, má konečne reálne dôkazy o svojej existencii. Elektrónové štvoričky majú množstvo zaujímavých vlastností a môže vo fyzike zásadne zamiešať karty, informuje Science Alert.

Snaha sa vyplatila

Fyzik Egor Babaev z Kráľovského inštitútu technológií vo Švédsku zasvätil výskumu elektrónových štvoričiek takmer dvadsať rokov svojho života, pričom celý čas hľadal dôkaz o ich existencii. Po dlhej dobe našiel experiment, ktorý mu dal to, čo hľadal.

Hlavným princípom supervodivosti je, ako píše univerzita KTH, tvorba elektrónových párov. Otázkou, ktorú si fyzici pokladali, je, či dokážu elektróny tvoriť aj skupiny tvorené zo štyroch týchto častíc.

Materiál na báze železa, v ktorom tím pozoroval tvorbu elektrónových štvoríc. Zdroj: Vadim Grinenko Federico Caglieris

Profesor Babaev spolu so svojim tímom úspešne prezentovali niekoľko experimentálnych meraní, v ktorom materiál na báze železa vytvoril spomínané elektrónové štvoričky. Je to navyše práve Babaev, ktorý tento fenomén pred dvadsiatimi rokmi predpovedal.

Dokonalá štruktúra

Keď sa elektróny pospájajú do párov, umožňujú kvantovú supervodivosť. Pri nízkych teplotách sa umiestnia do voľne viazaných párov a takáto štruktúra následne netrpí chybami či prekážkami, vďaka čomu môže takýto materiál stratiť úplne všetok elektrický odpor.

Kým táto skutočnosť je známa už dlhšiu dobu, štvorfermiónové kondenzáty začali vedci prijímať len v posledných rokoch. Ako vysvetľuje Babaev, pre fermiónové štvornásobenie je potrebné čosi, čo zabraňuje tvorbe párov elektrónov, nedovoľuje im prúdiť bez odporu a zároveň umožňuje tvorbu štvorelektrónových kompozitov.

Pixabay

Bardeen-Cooper-Schriefferova teória však čosi také nedovoľovala a keď Babaev našiel úplne prvé dôkazy štvorfermiónového kondenzátu, pod paľbu sa dostala roky zaužívaná vedecká teória. Problematiky sa okamžite, okrem jeho laboratória, ujalo hneď niekoľko inštitúcií na celom svete.

Porušili symetriu obrátenia času

Ako vysvetľuje výskumný tím vo svojej štúdii, počas experimentu zrejme došlo k porušeniu symetrie obrátenia času. Symetria obrátenia času je koncept, v ktorom použitie záporných časových hodnôt v rovniciach spôsobí, že proces beží v čase opačne.

„Avšak v prípade štvorfermiónového kondenzátu obrátenie času spôsobí, že sa dostane do iného štádia,“ vysvetľuje Egor Babaev. Ako ďalej dodáva, tieto experimenty otvárajú dvere úplne novým otázkam a odhaľujú, koľko čudných vlastností takéto skupenstvá majú.

inkoly/freepik

Nejde pritom o jediný veľký fyzikálny objav, vedci len pred pár dňami zhromaždili nové dôkazy, ktoré poukazujú na existenciu doteraz neznámej základnej interakcie. Niektoré novšie štúdie navyše ukazujú, že tieto skupenstvá v skutočnosti nie sú tak vzácne, ako si vedci doteraz mysleli.