خب رفیق، یه خبر خیلی خفن دارم برات! دانشمندای دانشگاه کالیفرنیا ایرواین تونستن یه فاز جدید و ناشناخته از ماده کوانتومی پیدا کنن که می‌تونه دنیای الکترونیک کوانتومی و سفر تو فضا رو کلی متحول کنه. حالا بگو ماده کوانتومی اصلاً یعنی چی؟ ماده معمولی رو که می‌شناسیم؛ مثل جامد، مایع و گاز. ولی ماده کوانتومی یه سری حالت‌های عجیب‌تر و کمتر شناخته‌شده‌ست که فقط تو شرایط خاص و عجیب (مثل دمای خیلی پایین یا میدان مغناطیسی باورنکردنی) ظاهر میشن.
یعنی مثلاً همونطور که آب می‌تونه یخ، بخار یا آب مایع باشه، این ماده عجیب هم یه حالت جدیدِیه که قبلاً فقط تو نظریه‌ها وجود داشت و تا الان هیچ‌کس واقعاً تست یا مشاهده‌اش نکرده بود! لوئیس خورگی (Luis A. Jauregui)، استاد فیزیک تو کالیفرنیا خودش گفته: «تا حالا فقط تو تئوری بود، هیچ‌کس واقعا اندازه‌اش نگرفته بود».
قضیه چیه؟ دانشمندها یه ماده خاص ساختن به اسم هافنیوم پنتاتلورید (Hafnium Pentatelluride) — اگه اسمش عجیبه بدون که خودش هم خیلی خاصه! این ماده رو تو آزمایشگاه‌های لس‌آلاموس بردن و تا ۷۰ تسلا، یعنی ۷۰۰ برابر قوی‌تر از آهن‌ربای یخچال (!) بهش میدان مغناطیسی دادن. تسلا هم واحد شدته میدان مغناطیسه، همون جوری که متر واحد طولِ.
بعد اتفاق باحال این بود که وقتی میدان مغناطیسی زیاد شد، یهو خاصیت رسانایی ماده پرید! یعنی دیگه برق نمی‌تونست توش جریان پیدا کنه. اینجا بود که فهمیدن رسیدن به اون فاز جدید کوانتومی. جالب‌تر اینکه تو این حالت، یه رقص عجیب بین الکترون‌ها (بار منفی) و حفره‌ها (که بار مثبت دارن و یه جورایی جای خالی الکترون‌ها تو ساختار ماده‌ان) رخ میده. اینا مثل دوتا رقصنده اساسی، دست همو گرفتن و با هم شروع کردن به چرخیدن و یه سیال خیلی فشرده و روشن به اسم «اکسایتون» ساختن. اکسایتون رو هم اینجوری تصور کن: وقتی یه الکترون و یه حفره بهم می‌چسبن و با هم انرژی می‌گیرن، بهش میگن اکسایتون که خاصیت‌های جدی و عجیبی داره.
حالا فکر کن می‌تونستی این ماده رو تو دستت بگیری؛ خودش نور خیلی خفن و با فرکانس بالا، یعنی یه جورایی خیلی روشن و عجیب، می‌داد بیرون! خود پروفسور خورگی میگه: «اگه می‌تونستیم تو دست‌مون بگیریمش، کلّی نور می‌داد!»
یکی از تیکه‌های مهم ماجرا اینه که تو این فاز جدید، اطلاعات احتمالاً به‌جای جریان الکتریکی، با چرخش ذرات (اسپین) جابجا میشن. اصطلاحاً میگنش Spin-based electronics یعنی الکترونیکی که به‌جای جریان برق، با چرخش ذرات کار می‌کنه. اگه این به واقعیت برسه، دستگاه‌ها هم کم‌مصرف‌تر میشن هم خیلی خفن‌تر!
کل تیم پژوهش (از دکتر جینیو لیو – Jinyu Liu – گرفته که خود هافنیوم پنتاتلورید رو ساخته، تا چندتا دانشجو و دانشمند مهم تو آزمایش‌ها کمک کردن) با همکاری دانشمندای لس‌آلاموس کلی وقت گذاشتن تا این کشف رو از تو دل آزمایش دربیارن. همه این زحمت‌ها واقعاً یهو مسیر الکترونیک آینده رو ممکنه عوض کنه.
حالا چرا این داستان برای فضا مهمه؟ آدمایی مثل ایلان ماسک و شرکت‌هایی مثل SpaceX دنبال اینن که رایانه‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی قوی و بادوام داشته باشن تا تو سفرهای مریخ و فضاهای پرت‌اشعه بشه ازشون استفاده کرد. چرا که تو فضا اشعه‌های خیلی زیادی هست و الکترونیک معمولی داغون میشه، اما این ماده جدید هافنیوم پنتاتلورید و اون فاز کوانتومی عجیبش خیلی مقاوم‌تره و دوام بیشتری مقابل اشعه داره.
در کل، اگه بخوایم یه نگاه فانتزی داشته باشیم، کامپیوترهای «خودشارژشونده» و مقاوم به اشعه که تو این تحقیق حرفش زده شده، شاید آرزوی دور نباشه. یعنی میشه رایانه‌هایی ساخت که خودشون رو شارژ کنن و لازم نیست هی بهشون انرژی بدی، یا تو فضا عمرشون کوتاه نشه.
فعلا دقیقاً معلوم نیست چه اتفاق‌های دیگه‌ای ممکنه بیفته، ولی خود محقق‌ها میگن این فقط شروع ماجراست! مقاله کامل این تیم تو مجله معروف Physical Review Letters چاپ شده که کلی مقاله علمی معتبر توش منتشر میشه.
خلاصه که اگه یه روز قراره سفر کنیم تا سیاره‌های دیگه یا وسایلی داشته باشیم که تو هر شرایطی کار کنن، این کشف عجیب کوانتومی می‌تونه یه قدم خیلی بزرگ تو مسیرش باشه. کی می‌دونه؟ شاید همین ماجرا شروع یه انقلاب باشه!
منبع: +
