Alimlər İşıq Impulsları ilə Maddənin Maqnit Təbiətini Otaq Temperaturunda Dəyişdirdilər

Təsəvvür edin ki, bir materialın xüsusiyyətlərini tamamilə başqa bir materiala çevrilmiş kimi dəyişə bilərsiniz. Bu, nə sehrli çubuq, nə də xüsusi məhlul tələb edir, sadəcə işıqla mümkündür. Konstanz Universitetinin fiziklər qrupu Davide Bossinin rəhbərliyi altında bu elmi sıçrayışa imza atıb. Onlar lazer impulslarından istifadə edərək kristalın daxilindəki maqnon cütlərini – kiçik maqnit dalğalarını – həyəcanlandıraraq materialın maqnit “barmaq izini” dəyişdirməyə nail oldular. Ən vacibi odur ki, bu proses istilik və ya nadir elementlər olmadan, otaq temperaturunda baş verir və demək olar ki, heç bir istilik yaratmır. Bu yenilik həm informasiya texnologiyalarına, həm də kvant araşdırmalarına böyük təsir göstərə bilər. Əvvəllər yalnız mütləq sıfıra (-270 dərəcə Selsi ətrafında) yaxın müşahidə olunan həssas kvant effektlərinə, artıq bahalı soyutma sistemləri olmadan, adi şəraitdə çatmaq mümkün görünür.

Bu, fantastika kimi səslənsə də, reallıqdır. Tədqiqatçılar lazer impulslarından istifadə edərək spin dalğalarının kvantları olan maqnon cütlərini ardıcıl şəkildə həyəcanlandıraraq bu təcrübə texnikasını inkişaf etdirdilər. Bu texnika işığı materialla qarşılıqlı əlaqədə olarkən onun maqnit vəziyyətlərini həyəcanlandırır və kollektiv maqnit vibrasiyalarını işə salır. Bu vibrasiyalar terahers sürətində məlumat ötürə və saxlaya bilər. Müasir dövrdə süni intellekt və "Əşyaların İnterneti" səbəbindən yaranan böyük həcmdə məlumatın idarə edilməsi kritik bir problemə çevrilib. Mövcud informasiya sistemləri artıq gərginlik altındadır və məlumat tıxacı texnoloji inkişafı ləngidə bilər. Həll yollarından biri məlumatı elektron spinləri, daha yaxşısı isə birlikdə hərəkət edən spin dalğaları vasitəsilə ötürməkdir. Bu kollektiv rəqslərə maqnonlar deyilir və onlar gələcək texnologiyalarda məlumat saxlama üçün istifadə edilə bilər.

Əvvəllər alimlər maqnonları işıqdan istifadə edərək yalnız ən aşağı tezliklərdə həyəcanlandıra bilirdilər ki, bu da onların potensialını məhdudlaşdırırdı. Konstanz komandası indi məhz bunu etməyin yeni bir yolunu tapıb. Onlar maqnon cütlərini, yəni materialdakı ən yüksək tezlikli maqnit rezonanslarını birbaşa həyəcanlandırmağın yeni üsulunu kəşf edərək, idarəetmənin güclü bir formasını əldə etdilər. Davide Bossini bu nəticənin onlar üçün böyük sürpriz olduğunu deyir: "Heç bir nəzəriyyə bunu əvvəlcədən proqnozlaşdırmamışdı." Yüksək tezlikli maqnon cütlərini lazer impulsları ilə idarə etməklə, fiziklər digər maqnonların tezliklərini və amplitüdlərini, nəticədə isə materialın maqnit xüsusiyyətlərini istiliksiz (qeyri-termal) şəkildə dəyişməyə müvəffəq oldular. Bossinin sözlərinə görə, bu, materialın "maqnit DNT-sini", yəni onun "barmaq izini" dəyişir. O, müvəqqəti olaraq yeni xüsusiyyətlərə malik fərqli bir materiala çevrilir.

Bossini bu təsirlərin lazer həyəcanlanmasından deyil, birbaşa işıqdan qaynaqlandığını təsdiqləyir. Bu metodun üstünlükləri aydındır: gələcək məlumat saxlama sistemlərində və terahers sürətində sürətli məlumat ötürülməsində istifadə oluna bilər, beləcə sistemlər istilik yığılması səbəbindən ləngiməz. Proses üçün bahalı yüksək texnologiyalı materiallar və ya nadir elementlər lazım deyil. Əsas kimi geniş yayılmış və təbii olaraq yetişən kristallar – məsələn, hematit dəmir filizi istifadə olunur. Hematit əsrlər əvvəl dəniz səyahətində kompaslar üçün istifadə olunub. Konstanz komandasının nəticələri göstərir ki, bu yeni metoddan istifadə edərək, alimlər otaq temperaturunda yüksək enerjili maqnonların işıqla induksiya edilmiş Bose-Eynşteyn kondensatlarını yarada bilərlər. Bu, əlavə soyutma tələb etmədən kvant effektlərini araşdırmağa imkan verəcəkdir.