นักฟิสิกส์ค้นพบ สสารสถานะใหม่ในโลกควอนตัม
เราหลายคนรู้สถานะต่าง ๆ ของสสาร (state of matter) กันดีจากชั้นเรียนวิทยาศาสตร์ และการอ่านข่าวสารของแวดวงฟิสิกส์ในอดีต ได้แก่ ของแข็ง, ของเหลว, ก๊าซ, พลาสมา, และสสารในสถานะควบแน่น โบซ-ไอน์สไตน์ (Bose-Einstein Condensate – BEC) อ่านข่าวเพิ่มเติม
เป็นที่ตื่นเต้นอย่างมากเมื่อล่าสุดทีมนักฟิสิกส์นานาชาติของสหรัฐฯ และจีน ได้ค้นพบสสารในสถานะใหม่ ที่อาจจะเรียกได้ว่าเป็น “สถานะที่ 6” หากผ่านการตรวจสอบและรับรองความถูกต้องเรียบร้อยแล้ว
นักฟิสิกส์ค้นพบ สถานะใหม่ของสสารนี้ ชื่อว่า “ของเหลวโบซแบบไครัล” (chiral Bose-liquid state) ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่เกิดขึ้นในภาวะพิเศษสุดขั้วของระบบอนุภาคขนาดเล็กจิ๋ว หรือเล็กมาก ๆ ซึ่งก็คือสถานะแปลกพิสดารที่เกิดขึ้นในการทดลองกับโลกควอนตัมนั่นเอง
ความเป็นจริงนั้น สถานะต่าง ๆ ของสสาร คือ การที่อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันในลักษณะที่แตกต่างกันออกไป เช่น การทำให้อะตอมหยุดนิ่งหยุดอยู่กับที่เท่ากับการสร้างของแข็ง แต่ถ้าเราปล่อยให้อะตอมไหลไปมาได้ นั่นจะเป็นการสร้างของเหลวหรือก๊าซ ส่วนการทำให้คู่ประจุไฟฟ้าของอนุภาคแยกตัวออกจากกันคือการสร้างพลาสมา
ทีมผู้วิจัยออกมาเผยวิธีสร้างของเหลวโบซแบบไครัล ในรายงานที่ตีพิมพ์ลงวารสาร Nature ฉบับล่าสุดว่า พวกเขาสร้างระบบควอนตัมที่มีข้อจำกัดในตัวเอง (frustrated quantum system) หมายถึง การวางอุปสรรคขัดขวางไว้ภายในระบบ เพื่อไม่ให้อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างที่ควรจะเป็นตามธรรมชาติ
จากนั้นทีมวิจัยจะมีการวางกลไกให้อิเล็กตรอนพูดง่าย ๆ คือ “เล่นเกมเก้าอี้ดนตรี” โดยใช้ตัวนำกึ่งยิ่งยวด 2 แผ่นประกบกัน แล้วปล่อยให้อิเล็กตรอนที่อยู่ตรงชั้นบนเคลื่อนผ่านรูเล็ก ๆ ที่ชั้นล่าง โดยจำนวนของรูที่เคลื่อนผ่านได้นี้มีน้อยกว่าจำนวนของอิเล็กตรอน
ผศ. ดร.ติกราน เซดรักยาน นักฟิสิกส์ชาวอาร์เมเนีย ผู้เชี่ยวชาญเรื่องสถานะควบแน่น ประจำมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ของสหรัฐฯ กล่าวว่า ระบบควอนตัมนั้นที่มีข้อจำกัดดังกล่าว ทำให้อิเล็กตรอนจะต้องแย่งชิงกันเข้าครอบครองตำแหน่งภายในรูเล็ก ๆ เพื่อให้เคลื่อนตัวผ่านไปได้ จึงเกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในรูปแบบที่แปลกใหม่ขึ้นนั่น
ดร.ตู้ หลิงเจี้ย นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยนานกิงของจีน ซึ่งเป็นหนึ่งในสมาชิกของทีมวิจัยได้ให้อธิบายเพิ่มเติมว่า “ที่บริเวณขอบของตัวนำกึ่งยิ่งยวด อิเล็กตรอน และรูดังกล่าวถือว่ามีความเร็วเท่ากัน ทำให้เกิดการไหลคล้ายเกลียววน ซึ่งเราสามารถปรับให้สถานะนี้ปรากฏชัดเจนขึ้นได้ ด้วยการควบคุมสนามแม่เหล็กจากภายนอกระบบ”
ทีมผู้วิจัยกล่าวเพิ่มเติมว่า สสารในสถานะใหม่มีประโยชน์อย่างยิ่งต่อการพัฒนาระบบเก็บรักษาข้อมูลของคอมพิวเตอร์ควอนตัม เพราะจะทำให้อิเล็กตรอนหยุดอยู่กับที่ในรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้
ทั้งยังมีทิศทางการหมุนที่แน่นอนในภาวะอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งอนุภาคอื่น ๆ หรืออิทธิพลของสนามแม่เหล็กจากภายนอกจะไม่สามารถส่งผลกระทบใด ๆ ต่ออิเล็กตรอนของสสารในสถานะนี้ได้
เครดิต BBC.COM
เรื่องราวเพิ่มเติม
แบนเกาหลีได้ผล สาเหตุนักท่องเที่ยวไทยเซ็ง ตม. ทำลดฮวบ 21.1%
บาหลี เก็บภาษีสำหรับนักท่องเที่ยวต่างชาติ 10 ดอลลาร์บาหลี
แม่เต่ามะเฟือง สัตว์ที่ใกล้สูญพันธุ์วางไข่รังที่ 10 ของฤดู