Los investigadores descubren nuevos estados «inesperados» de la materia en observaciones de extraños fenómenos electrónicos

Nuevos estados inesperados de la materia que desafían las teorías existentes han sido revelados en investigaciones recientes realizadas por investigadores de la Universidad Estatal de Georgia, cuyos estudios de los efectos Hall cuánticos fraccionarios (FQHE) podrían apuntar a nuevos avances en la computación cuántica y la ciencia de los materiales.

Estos descubrimientos se realizaron durante una investigación dirigida por el profesor Ramesh G Mani y el reciente doctorado U Kushan Wijewardena, cuyos estudios FQHE han revelado nuevos estados de desequilibrio de la materia que podrían tener profundas implicaciones para tecnologías futuras.

Los hallazgos de Mani y Wijewardena, publicados en Física de las comunicacionesahora informan la existencia de nuevos estados de desequilibrio de la materia como resultado de su estudio de FQHE.

El desconcertante mundo de los efectos Hall cuánticos fraccionarios

FQHE es un fenómeno en el que los electrones se comportan de formas inesperadas en condiciones extremas existentes dentro de un espacio bidimensional especial. Este fenómeno surge de la agregación de electrones, que interactúan con campos magnéticos para formar lo que los físicos llaman cuasipartículas, que tienen sólo una pequeña fracción de la carga de un electrón.

La teoría FQHE ha sido durante mucho tiempo un tema interesante para los físicos porque revela propiedades únicas dentro de sistemas bidimensionales, que son conceptualmente similares a las ideas exploradas por Edwin Abbott en su clásica novela Flatland de 1884.

Específicamente, FQHE es relevante para la física de la materia condensada, lo que llevó a la concesión de Premios Nobel que incluyeron el reconocimiento por el descubrimiento del efecto Hall cuántico y el efecto Hall cuántico fraccionario. Estos descubrimientos podrían allanar el camino para el desarrollo de una serie de tecnologías modernas, incluidos los teléfonos inteligentes y los avances en computación cuántica que están actualmente en marcha.

Una división inesperada en los mandatos para la educación superior cualificada

En sus experimentos recientes, Mani y Wijewardena estudiaron los efectos del fenómeno dentro de un campo magnético aproximadamente 100.000 veces mayor que el campo magnético de la Tierra a temperaturas extremadamente bajas. Al aplicar corriente complementaria a dispositivos semiconductores altamente móviles compuestos de estructuras en capas que contienen arseniuro de galio (GaAs) y arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs), los investigadores pudieron explorar algunos de los aspectos más singulares de FQHE de formas nunca antes vistas.

Entre sus hallazgos, el equipo informó haber observado una división inesperada de los casos de FQHE y el cruce de sus ramas mitóticas. Este descubrimiento aparentemente inofensivo es de gran importancia porque reveló lo que parecen ser nuevos estados de la materia que no se habían observado antes.

en declaraciónMani comparó sus observaciones con una exploración de los pisos superiores del edificio. Muchas personas compran o alquilan casas y rara vez se aventuran en el ático o en el sótano, que permanece en gran medida inexplorado. Sin embargo, a diferencia de las áreas inexploradas de la mayoría de las casas, los «pisos» inexplorados de las exploraciones FQHE del equipo revelaron firmas complejas de estados excitados en el sistema cuántico, descubrimientos que podrían tener implicaciones importantes.

Las observaciones revelan nuevos estados de la materia.

«Hemos estado trabajando en estos fenómenos durante muchos años, pero esta es la primera vez que informamos resultados experimentales sobre el logro de estados excitados de estados Hall cuánticos fraccionarios inducidos mediante la aplicación de sesgo de corriente continua», dijo Wijewardena en una declaración reciente.

«Los resultados fueron sorprendentes y nos llevó mucho tiempo encontrar una explicación plausible para nuestras observaciones».

Según Wijwardena, los resultados del equipo pueden incluso indicar un origen híbrido para los anticuerpos recombinantes en estado excitado desequilibrados observados.

Aunque la nueva investigación puede desafiar las teorías existentes de la física cuántica calificada, también puede abrir nuevos horizontes para la investigación en el campo de la física de la materia condensada. En los próximos años, estos estudios podrían extenderse más allá del laboratorio y ofrecer avances potenciales en la computación cuántica y la ciencia de los materiales, que podrían conducir a tecnologías revolucionarias en el futuro.

En el futuro, Wijewardena y Mani planean ampliar sus exploraciones a condiciones tan extremas y ver si observaciones FQHE adicionales en estas condiciones revelan matices más profundos, revelando así más conocimientos potencialmente cruciales que podrían impulsar tecnologías futuras.

El estudio reciente de Wijewardena, Mani y su equipo, «Efectos Hall cuánticos fragmentarios en excitaciones sin equilibrio observados mediante espectroscopia de polarización actual», aparece en Física de las comunicaciones El 6 de agosto de 2024.

Micah Hanks es editor en jefe y cofundador de la revista The Debrief. Se le puede contactar por correo electrónico a [email protected]Sigue su trabajo en mikahanks.com Y en X: @mikahanks.