اكتشاف مادة جديدة تعجز الفيزياء الكلاسيكية عن تفسيرها

عثر فريق دولي من الفيزيائيين على مادة جديدة تماما أطلقوا عليها اسم "Weyl-Kondo semimetal".
وتنتمي "Weyl-Kondo semimetal" إلى فئة من المواد المعروفة باسم "المواد الكمومية"، وهي مواد لها خصائص ملتوية مختلفة، وبعضها يمكن أن يسهم في الابتكارات التكنولوجية المستقبلية مثل الحوسبة الكمومية التي يعتبرها الكثيرون الثورة المقبلة في تكنولوجيا الكمبيوتر.
ولكن في الوقت الراهن، يحاول الباحثون الذين يعملون على المواد الكمومية فهم كيفية عملها وكيف يمكن إنتاجها بشكل أكثر فائدة.
ويقول الدكتور آماليا كولديا، الباحث في المواد الكمومية بجامعة أوكسفورد، الذي لم يشارك في هذه الدراسة الجديدة: "إن كلمة الكم في المواد الكمومية تعني أن لها خصائص لا يمكن وصفها بالفيزياء الكلاسيكية، لذلك علينا أن نستشهد بالفيزياء الكمومية".
وأضاف قائلا: "في كثير من الأحيان توصف هذه المواد بأنها تحتوي على تفاعلات قوية جدا بين مكوناتها، إلا أننا لا نعرف ما هي الخصائص التي تحتويها ولا يمكننا التنبؤ بها مسبقا".
وبما أن العلماء ليس لديهم نظريات التنبؤ بسلوك المواد الكمومية، غالبا ما يخلقونها تجريبيا، ويراقبون خصائصها.
وتم التوصل إلى هذه النتائج الجديدة التي نشرت في مجلة "Proceedings of the National Academy"، من خلال العمل المشترك بين فريق من جامعة فيينا للتكنولوجيا الذي أجرى أعمالا تجريبية لتطوير مواد جديدة، وفريق جامعة رايس الذي قام بتنفيذ أعمال نظرية.
وقامت البروفيسور سيلكي بوهلر - باشن، التي قادت فريق فيينا، برفقة زملائها بتجريب الأجسام المصنوعة من معادن السيريوم والبزموت والبلاديوم بتركيبات محددة جدا، ثم أجريت التجارب النظرية من قبل فريق الدكتور هسين هوا لاي من جامعة رايس، والذي أدرك إمكانية إنشاء مادة جديدة تماما.
وقال الدكتور لاي: "لقد عثرنا حقا على نموذج المادة، وبشكل مفاجئ، تحولت كتلته من 1000 ضعف كتلة الإلكترون إلى الصفر"، وهذه إحدى سمات "Weyl-Kondo semimetal".
وأدرك العلماء أن الجسيمات بعيدة المنال وعديمة الكتلة تقريبا، في هذه المادة الجديدة، نشأت بسبب ظاهرة تعرف باسم "تأثير كوندو" Kondo effect، الذي يشار به إلى السلوك الخاص لبعض الموصلات الكهربائية عند درجات حرارة منخفضة، وهذا ما دفع العلماء لتسمية المادة الجديدة "Weyl-Kondo semimetal".
وقال فريق البحث: "نقوم حاليا بتصميم هذه المواد لإيجاد آثار جديد يمكن أن تكون مفيدة جدا في ما يتعلق بالتطبيقات التكنولوجية مثل الحوسبة الكمومية".