Έχετε δει κάτι που να φαίνεται να παγώνει και να καίγεται ταυτόχρονα; Η ίδια η φυσική μας έχει διδάξει όλα αυτά τα χρόνια ότι η φωτιά και ο πάγος είναι δύο αντίθετα άκρα ενός φάσματος. Ωστόσο, μια πρόσφατη φάση μελέτης της ύλης υποστηρίζει το αντίθετο.
Μια πρόσφατη μελέτη υποδηλώνει μια ανατροπή στους νόμους της φύσης
Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες μελετούν τη φύση και τα δομικά της στοιχεία, πιο συγκεκριμένα, μιλάμε για την ύλη. Η έννοια της ύλης, όπως θα λέγαμε, έχει παραμείνει η ίδια εδώ και αιώνες, και οι επιστήμονες μας έχουν κάνει να καταλάβουμε ότι υπάρχουν μόνο τέσσερις φάσεις της ύλης: στερεά, υγρή, αέρια και πλάσμα.
Όσον αφορά τις επιστήμες, όλη η ζωή αποτελείται από αυτές τις τέσσερις απλές φάσεις, από τα ίδια τα άτομα στο σώμα μας μέχρι τα αστέρια στους γαλαξίες μας. Κάθε άτομο γύρω μας υπάρχει σε μία ή περισσότερες από αυτές τις φάσεις. Αλλά σε μια ενδιαφέρουσα τροπή των γεγονότων, η φύση υποδηλώνει το αντίθετο.
Αυτή η παράξενη ανακάλυψη έφερε στο φως δύο διάσημοι επιστήμονες, ο Alexei Tsvelik και ο Weiguo Yin. Αυτοί οι δύο επιστήμονες προέρχονται από το Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και ανακάλυψαν μια νέα φάση της ύλης που θα μπορούσε να αλλάξει όλες τις προηγούμενες πεποιθήσεις μας, με το παρατσούκλι μισό πάγος, μισό φωτιά.
Κατανοώντας την επιστήμη πίσω από το μισό πάγος, μισό φωτιά
Αυτή η απίστευτη φάση ανακάλυψης της ύλης προέκυψε ενώ η ομάδα μελετούσε το μοντέλο συστήματος ενός μαγνητικού υλικού γνωστού ως οξείδιο του στροντίου-χαλκού-ιριδίου (Sr3CuIrO6). Υπό παρατήρηση, ανακάλυψαν ότι αυτό το υλικό παρουσίαζε ιδιότητες ιδιαίτερες τόσο για το στερεό όσο και για το υγρό. Στη φυσική επιστήμη, ο τρόπος που συμπεριφέρονται τα άτομα εξαρτάται από συνθήκες όπως η θερμοκρασία ή η πίεση.
Ενώ βρίσκεται σε θερμότητα, ένα άτομο θα έτρεμε και θα φαινόταν ανήσυχο. Αλλά στο κρύο, θα φαινόταν μάλλον ακίνητο ή σταθερό. Μια σαφής οριοθέτηση της τάξης από το χάος. Το πείραμα που πραγματοποιήθηκε σε αυτό το υλικό έδειξε ότι παρουσιάζει και τα δύο χαρακτηριστικά. Οι επιστήμονες ονομάζουν ένα τέτοιο φαινόμενο Κβαντική Απογοήτευση.
Σε μια προσπάθεια να εξηγήσουν αυτή τη νέα φάση του φαινομένου της ύλης, ανακάλυψαν ότι το Sr3CuIrO6 είχε έναν συνδυασμό εξαιρετικά διατεταγμένων και αταξικών σπιν εντός του ηλεκτρονιακού του τροχιακού. Τα υψηλά διατεταγμένα ηλεκτρονικά σπιν εξηγούσαν το ψυχρό χαρακτηριστικό του, και τα αταξικά σπιν την θερμή του φύση.
Γιατί οι επιστήμονες θεωρούν αυτή την ανακάλυψη πρωτοποριακή;
Αυτή η φάση ανακάλυψης της ύλης είναι πρωτοποριακή για διάφορους λόγους, όπως αυτή η αδύνατη ανακάλυψη ύλης που αλλάζει τους κανόνες. Πιο συγκεκριμένα, αψηφά τους νόμους της φύσης και της θερμοδυναμικής όπως τους γνωρίζαμε προηγουμένως. Με αυτόν τον τρόπο, παρέχει στην επιστήμη ένα ανοιχτό παράθυρο για να επανεξετάσει τα άτομα και τις χαρακτηριστικές τους συμπεριφορές υπό ακραίες θερμοκρασίες ή πιέσεις. Ξεκλειδώνει επίσης μια περιπέτεια στο άγνωστο για τους φυσικούς και τους επιστήμονες υλικών.
Μελλοντικές επιπτώσεις αυτής της νέας φάσης της ύλης
Το Sr3CuIrO6 είναι ένα μαγνητικό υλικό, και όταν και οι δύο επιστήμονες το μελέτησαν, ανακάλυψαν ότι ένα κρίσιμο μαγνητικό πεδίο προκάλεσε τα μικτά χαρακτηριστικά του. Από την άλλη πλευρά, χωρίς το πεδίο. Περαιτέρω έρευνα τους οδήγησε στην αποκάλυψη ότι η αιτία αυτής της φάσης μισού πάγου, μισού φωτιάς ήταν μια εξαιρετικά στενή διασταύρωση μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών.
Ο Weiguo Yin έχει τονίσει πολλά μελλοντικά οφέλη αυτής της ανακάλυψης. Ένα από αυτά είναι η πιθανή βάση της για την αποθήκευση ενέργειας σε έναν διπλό πυκνωτή που είναι ανθεκτικός σε ακραίες συνθήκες (ζεστό ή κρύο). Θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία όσον αφορά τις κβαντικές συσκευές, την πληροφορική και τα συστήματα διαχείρισης δεδομένων.
Από όσο κατανοούμε, αυτή η ανακάλυψη ήταν ακούσια και μέρος ενός πολύ μεγαλύτερου πολυθεσμικού πειράματος. Το ξεκλείδωμα αυτής της νέας φάσης της ύλης ανοίγει μια ευκαιρία για εξερεύνηση εξωτικών υλικών που μπορούν εγγενώς να ελέγχουν και να μεταβαίνουν σε φάσεις, όπως ακριβώς αυτή η απίστευτη ανακάλυψη αρχαίου δάσους.
www.worldenergynews.gr
