رفتار عجیب یک مادهی مغناطیسی در نزدیکی دمای «صفر مطلق» شاهد مستقیمی بر این امر است که برخی انتقالهای فاز کوانتومی مشکلتر از انتقالهای فاز معمولی در دماهای بالاتر است. بهگزارش سایت «فیزیکوب» (Physics Web)، محققان آلمانی با اعمال میدان مغناطیسی بر ترکیبات فلزی همانطور که انتظار میرفت تفاوت در انتقال از یک مادهی مغناطیسی به مادهی غیرمغناطیسی دیگر را مشاهده کردند. مسألهی تعجباور در شدت میدانهای مغناطیسی بالاتر زمانی بهوقوع پیوست که تغییری گیجکنندهای در ویژگیهای مادهی فلزی مشاهده شد. همانطور که دما پایین میآمد هم «انتقال فاز مغناطیسی» و هم تغییر اسرارامیزی در یک مقدار از میدان مغناطیسی رخ میداد ]این میدان مغناطیسی، «نقطهی بحرانی کوانتومی» (Quantum Critical Point) نامیده میشود[. بنابراین میتوان گفت که روشهای عمومی تعیین ویژگیهای انتقال فازی «کلاس عمومی» (Universality Class) دستخوش تغییر میگردد هر تغییر در دما در انتقال فازی مداوم و معمول منجر به تغییر از یک حالت به حالتی دیگر (بهعنوان مثال، مغناطیسی به غیرمغناطیسی) میشود. همانگونه که ماده به دمای نقطهی بحرانی خود نزدیک میشود نوسانهای دمایی موجب میگردد «حبابهای مغناطیسی» (Bubbles) در حالت جدید ظاهر شده و در درون حالت قدیمی، نمو پیدا مینماید تا سرانجام کل ماده را دربرگیرد. در طی این انتقال، تفاوت در انرژی بین دو حالت در ماده – که به «کلاس عمومی» (Universality Class) آن انتقال نامیده میشود – به عدد «صفر» نزدیک میشود. همه میدانیم که فازهای انتقال میتواند با عددی کوچک از «کلاس عمومی» بیان شود. در دماهای فوقالعاده کوچک نزدیک به «صفر مطلق»، انرژی کمی برای نوسانهای دمایی و نوسانهای «صفر مطلق» کوانتومی دردسترس است که انتظار میرود نقشی را در انتقال فازی بازی کند. این نوسانها، ماده را در «حرکت ثابت» (Constant Motion) حتی در صفر مطلق نگه میدارد. اما به هر حال، معلوم نیست که «انتقالهای فازی کوانتومی» تحتتأثیر این نوسانها قرار گیرد؛ نوسانهایی که همانگونه که انتقالهای فازی تحتتأثیر نوسانهای دمایی قرار میگیرد به «کلاسهای عمومی» تعلق خواهد گرفت. اکنون «فیلیپ گیگنوارت» (Philip Gegenwart) و همکارانش در مؤسسهی «ماکس پلانک شیمی جامدات» (Max Plank Institute) آلمان همراه با همکارانش در امریکا گزارش کردهاند که نوسانهای کوانتومی در یک فلز غیرفرومغناطیس دو پدیدهی مجزا را موجب میشود. این در حالی است که این رفتار غیرمنتظره، سالها در دماهای زیر 8/0 کلوین در ترکیبات «ایتربیوم» (Ytterbium)، «رودیم» (Rhodium) و «سیلیکون» (Silicon) مشاهده میشد. محققان اعتقاد دارند که تغییر غیرمنتظرهای که آنها در حوزههای بالاتر مشاهده کردهاند میتواند بهعلل ذیل حادث شود: - «احاطه شدن» (Entanglement) در چرخشهای مغناطیسی (Magnetic Spins)
- «الکترونهای انتقالی» (Conduction Electrons). چرخشهای مغناطیسی (Magnetic Spins) عبارتند از الکترونهایی که نسبت به اتمهای مستقل ثابت بوده معمولاً نسبت به الکترونهای انتقالی کم هستند اما در «میدانهای مغناطیسی بالاتر» و «دماهای خیلی پایین»، گرفتار الکترونهای انتقالی شده «شبهذراتی» ایجاد میکنند که مانند الکترونهای خیلی سنگین رفتار مینمایند. «گیگنوارت» (Gegenwart) و همکارانش ممکن است شاهد انتقال به این حالت (مایع الکترونی سنگین مواد) بوده باشند. از نظر «اندرو شافیلد» (Andrew Schofield) از دانشگاه «بیرمنگام» (Birmingham)، اگر نوسانهای کوانتومی بهطور سادهای نقش نوسانهای دمایی را ایفا کند تنها انتقال مغناطیسی باید مشاهده شود. وی همچنین اضافه میکند که ظاهر ویژگی ممیزهی ثانوی در دیاگرام فازی با نقطهی بحرانی کوانتومی، در فهم حاضر ما از کلاسهای عمومی و نظریهی فیزیک جدید - در مفاهیم حقیقت کوانتوم - تغییراتی ایجاد کرده است. |