W odpowiednich warunkach elektrony mogą poruszać się bez oporu, wykonując płynne okręgi na granicach materiałów przewodzących. Choć teoria opisuje te „stany krawędziowe”, ich badanie okazało się trudne z powodu ich krótkotrwałego charakteru i mikroskopijnej skali.

W nowym badaniu naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) użyli chmury ultrazimnych atomów sodu, aby zasymulować zachowanie elektronów. Dzięki temu osiągnęli efekt podobny do stanu krawędziowego, ale w większej skali i przez dłuższy czas, co pozwoliło na dokładne badania.

„Fizyka w atomach działa w tym przypadku podobnie jak u elektronów, ale na przestrzeni milisekund i mikrometrów,” mówi fizyk Martin Zwierlein z MIT. „Dzięki temu możemy robić zdjęcia i obserwować atomy poruszające się wzdłuż krawędzi systemu praktycznie wiecznie.”

Eksperyment polegał na wprowadzeniu około miliona atomów sodu w stan ultrazimny za pomocą laserów. Następnie atomy były manipulowane w taki sposób, aby krążyły po pierścieniu laserowym, symulując zachowanie elektronów w stanie krawędziowym. Nawet wprowadzone przeszkody nie mogły wytrącić atomów z ich trasy.

To badanie może pomóc w lepszym zrozumieniu zjawisk takich jak efekt kwantowego Halla oraz superconductivity (nadprzewodnictwa), które mają kluczowe znaczenie w efektywnym transferze energii bez strat cieplnych. Może to również przyczynić się do rozwoju komputerów kwantowych i zaawansowanych czujników.

Źródło: Science Alert