Selama bertahun-tahun, siswa telah belajar bahwa ada empat keadaan materi yang dapat diamati: padatan, cairan, gas dan plasma. Namun berkat kerja fisikawan dari Universitas Cambridge dan Laboratorium Nasional Oak Ridge, buku teks sains mungkin perlu diperbarui dengan fase materi baru: "cairan spin kuantum."
Konten terkait
- Pencarian Neutrinos yang Sulit Dihindari di Antartika Menghasilkan Data Besar-Besaran
Setelah berpuluh-puluh tahun mencari, para peneliti telah menemukan bagian pertama dari bukti yang dapat diamati untuk keadaan sulit dipahami, yang baru-baru ini didokumentasikan dalam Bahan Alam. Berikut adalah tiga hal yang perlu diketahui tentang cairan spin kuantum:
Ini bukan cairan
"Cairan" dalam "cairan spin kuantum" hampir keliru. Tidak seperti cairan yang dikenal seperti air, di sini kata itu sebenarnya merujuk pada bagaimana elektron berperilaku dalam keadaan langka tertentu. Semua elektron memiliki sifat yang dikenal sebagai spin dan dapat berputar ke atas atau ke bawah. Secara umum, saat suhu material mendingin, elektronnya cenderung mulai berputar ke arah yang sama. Namun, untuk bahan dalam keadaan cair spin kuantum, elektron tidak pernah sejajar. Bahkan, mereka sebenarnya menjadi semakin tidak teratur, bahkan pada suhu nol mutlak, Fiona MacDonald melaporkan untuk Science Alert . Sifat semrawut dan mengalir inilah yang mendorong fisikawan menggambarkan negara sebagai "cair".
Itu membuat elektron tampak terbelah
Setiap atom di alam semesta terbuat dari tiga partikel: proton, elektron, dan neutron. Sementara para fisikawan telah menemukan bahwa proton dan neutron tersusun dari partikel yang bahkan lebih kecil yang disebut quark, sejauh ini elektron telah ditemukan tidak dapat dipisahkan. Namun, sekitar 40 tahun yang lalu fisikawan teoritis berhipotesis bahwa dalam keadaan tertentu, elektron dari bahan tertentu dapat muncul untuk membelah menjadi partikel semu yang disebut "fermion Majorana, " tulis Sophie Bushwick untuk Popular Science .
Sekarang, elektron tidak benar-benar pecah, mereka hanya bertindak seolah-olah mereka melakukannya. Tetapi yang benar-benar aneh tentang fermion Majorana adalah bahwa mereka dapat berinteraksi satu sama lain pada tingkat kuantum seolah-olah mereka benar-benar partikel. Sifat ganjil inilah yang memberi cairan kuantum spin pada sifat-sifatnya yang tidak teratur, karena interaksi antara fermion Majorana membuatnya tidak mengendap menjadi struktur yang teratur, tulis Bushwick.
Tidak seperti bagaimana molekul air menjadi teratur karena membeku menjadi es, mendinginkan cairan spin kuantum tidak menyebabkan pengurangan gangguan.
Cairan spin kuantum dapat membantu mengembangkan komputer kuantum
Sekuat komputer modern bisa, semua operasi mereka bermuara pada penyandian informasi sebagai urutan nol dan satu. Komputer kuantum, di sisi lain, secara teoritis bisa jauh lebih kuat dengan menyandikan informasi menggunakan partikel subatom yang dapat berputar ke berbagai arah. Itu dapat memungkinkan komputer kuantum untuk menjalankan beberapa operasi pada saat yang sama, menjadikannya secara eksponensial lebih cepat dari komputer normal. Menurut penulis penelitian, fermion Majorana suatu hari dapat digunakan sebagai blok bangunan komputer kuantum dengan menggunakan quasiparticles berputar liar untuk melakukan segala macam perhitungan cepat. Meskipun ini masih ide yang sangat teoretis, kemungkinan untuk eksperimen di masa depan sangat menarik.
