Otkrivanje Simetrije i Njene Važnosti u Prirodi
Simetrija igra ključnu ulogu u prirodi, osiguravajući temeljne zakone očuvanja. Kada dođe do njenog prekida, pojavljuju se uzbudljive mogućnosti za istraživanje. Novija istraživanja koriste inovativnu mikroskopsku tehniku kako bi proučili prekid simetrije u posebnom materijalu, koji prethodno nije bio poznat po takvim svojstvima.
Što je Hiraliteta?
Prekid simetrije u ovom kontekstu poznat je kao hiraliteta, često shvaćena kroz pojam “ručnosti”. Naime, hiralni objekti izgledaju različito od svojih ogledalnih slika; poput toga da ne možete zamijeniti lijevu i desnu ruku, hiralni objekti – od molekula do školjki puževa – također se ne mogu zamijeniti.
Materijal KV₃Sb₅ i Njegove Značajke
Istraživački tim, koji stoji iza ovog novog istraživanja, radio je s materijalom koji se sastoji od kalija, vanadija i antimonija (KV₃Sb₅), organiziranim u Kagome rešetku. Ovaj materijal nije hiralan, no postojala je sumnja da je moguće stvoriti hiralno kvantno stanje ako kroz njega prolazi val gustoće naboja. Na njihovo zadovoljstvo, otkrili su taj učinak.
Inovativna Mikroskopska Tehnika
Ko-autor istraživanja, Zi-Jia Cheng iz Princetonskog sveučilišta, izjavio je: “Naša mjerenja izravno ukazuju na prekid inverzije i ogledalne simetrije, bacajući svjetlo na topološku prirodu ovog kvantnog materijala koji pokazuje redoslijed naboja.” Ova otkrića prvi put su potvrđena za intrinzičnu hiralnu prirodu uređenog stanja naboja u topološkom materijalu.
Iako je emocija zbog ovih saznanja vidljiva, istraživači još uvijek ne znaju što zapravo uzrokuje ovu hiraliteta. Profesor M. Zahid Hasan, vođa tima, naglašava: “Potvrdili smo fenomen, ali još nemamo rigoroznu teoriju koja objašnjava zašto se to događa.” Dok se tim bavi izvorom hiralitete, razmatraju i moguće aplikacije, poput kvantnih senzora temeljenih na magnetizmu i svjetlu.
Potencijalne Aplikacije i Budućnost Istraživanja
Hasan ističe: “Iznenađujuće je da emergentno hiralno stanje može generirati tako izražen odgovor koji nikada prije nije zabilježen.” Ovaj rad također pokazuje da su mjerenja drugog reda elektromagnetnih svojstava moćan alat za otkrivanje suptilnih prekida simetrije u topološkim materijalima.
Tim je 2021. otkrio neke okolne dokaze o formiranju hiralitete u ovom materijalu, no bio je potreban napredniji mikroskop za detaljno proučavanje njegovih svojstava. Ovaj put su koristili skenirajući fotokurente mikroskop (SPCM), koji su usporedili s JWST, ali za kvantni svijet. “Napokon smo u mogućnosti razaznati suptilne kvantne efekte koji su ostali skriveni u topološkom kvantnom materijalu,” rekao je Hasan.
Zaključak
Svijet u kojem živimo je asimetričan, stoga je razumijevanje kako se simetrije prekidaju ključno za shvaćanje stvarnosti koju doživljavamo. Ovo istraživanje ima potencijalne implikacije u uzbudljivim konceptima poput superprovodljivosti i različitim tehnološkim aplikacijama. Rezultati ovog istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Communications i predstavljaju samo početak otkrivanju skrivenih svjetova topološke kvantne tvari.
