.Half Ice, Half Fire: A Bizarre New State of Matter That Could Reshape Physics
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반은 얼음이고 반은 불이다: 물리학을 재편할 수 있는 기괴한 새로운 물질 상태
저자: Laura Mgrdichian-West, Brookhaven National Laboratory2025년 4월 6일댓글 없음5분 읽기 페이스북 지저귀다 핀터레스트 전보 공유하다 불 얼음 재료 단계 아트 컨셉 과학자들은 뜨거운 전자 스핀과 차가운 전자 스핀이 공존하는 이상한 새로운 물질 상태인 "반 얼음, 반 불"을 발견했으며, 잠재적으로 에너지와 양자 저장을 위한 강력한 기술을 잠금 해제합니다. 출처: SciTechDaily.com
획기적인 연구에서 브룩헤이븐 국립 연구소의 과학자들은 "반 얼음, 반 불"이라는 새로운 물질 상태를 발견했습니다. 이는 차갑고 질서 있는 전자 스핀과 뜨겁고 혼란스러운 전자 스핀의 기괴한 혼합물입니다. 이 발견은 물리학에서 이전에 받아들여졌던 한계에 대한 스크립트를 뒤집고 양자 컴퓨팅 , 자기 냉장 등의 발전을 촉발할 수 있습니다. 그것은 이상한 자기 물질을 통한 10년간의 여정에서 비롯되었으며 초정밀 정밀도로 물질을 조작하는 완전히 새로운 방법을 제공합니다.
새로운 물질 상태가 등장하다
미국 에너지부 산하 브룩헤이븐 국립 연구소의 두 물리학자가 자성 물질 모델을 탐구하던 중 새로운 물질상을 발견했습니다. 새롭게 확인된 이 위상은 전자 스핀의 독특한 배열로, 전자의 작은 자기 모멘트가 "위" 또는 "아래"를 가리킵니다.
이 위상은 고도로 질서 있는("차가운") 스핀과 고도로 무질서한("뜨거운") 스핀이 혼합되어 있습니다. 이 특이한 조합 때문에 연구자들은 이를 "반 얼음, 반 불"이라고 명명했습니다. 이 발견은 페리자석이라고 알려진 자성 물질의 1차원 모델을 연구하면서 나왔습니다. 에너지 및 정보 기술의 실용적 잠재력 "반 얼음, 반 불"을 특히 중요하게 만드는 것은 실용적이고 유한한 온도에서 서로 다른 물질 상태 간에 매우 날카로운 전이를 일으킬 수 있는 능력입니다. 이는 앞으로 에너지 시스템과 정보 기술에 응용될 수 있습니다. 물리학자 웨이궈 잉(Weiguo Yin)과 알렉세이 츠벨릭(Alexei Tsvelik)이 실시한 연구 결과는 2024년 12월 31일자 Physical Review Letters 에 자세히 나와 있습니다 .
"이색적인 물리적 특성을 가진 새로운 상태를 찾고, 그 상태들 간의 전이를 이해하고 제어할 수 있는 것은 응집 물질 물리학과 재료 과학 분야의 핵심 문제입니다." 잉이 말했습니다. "이러한 문제를 해결하면 양자 컴퓨팅과 스핀트로닉스와 같은 기술이 크게 발전할 수 있습니다." Tsvelik은 "우리의 연구 결과는 특정 재료의 상과 상 전이를 이해하고 제어하는 데 새로운 문을 열 수 있을 것으로 생각합니다."라고 덧붙였습니다.
반 얼음 반 불 상태 이 이미지는 "반 얼음, 반 불" 및 "반 불, 반 얼음" 상태(왼쪽)의 그래픽 해석을 보여줍니다. 플롯(오른쪽)은 자기장(h) 대 온도(T) 평면에서 자기 엔트로피 변화를 보여줍니다. 0도의 검은색 점은 반 불, 반 얼음 상태가 나타나는 곳을 나타냅니다. 점선은 반 얼음, 반 불 상태가 숨는 곳을 나타냅니다. 출처: 브룩헤븐 국립 연구소
쌍둥이 단계와 10년의 발견 "반 얼음, 반 불" 단계는 Yin, Tsvelik, 그리고 현재 Flatiron Institute에서 포스트닥으로 재직 중인 2015년 학부 여름 인턴인 Christopher Roth가 발견한 "반 불, 반 얼음" 단계의 쌍둥이 상태입니다. 그들은 2024년 초에 발표된 논문에서 이 발견을 설명합니다.
하지만 전체 스토리는 2012년으로 거슬러 올라가는데, 그때 Yin과 Tsvelik은 Brookhaven 물리학자 John Hill이 이끄는 다기관 협업에 참여하여 스트론튬, 구리, 이리듐, 산소의 자성 화합물인 Sr3CuIrO6를 연구했습니다. 이 연구는 2012년 실험 기반 연구와 2013년 이론 기반 연구라는 두 논문으로 이어졌고, 둘 다 PRL에 게재되었습니다.
Yin과 Tsvelik은 Sr3CuIrO6의 상 거동을 계속 조사했고, 2016년에 "반불, 반얼음" 상을 발견했습니다. 임계 외부 자기장에 의해 유도되는 이 상태에서 구리 사이트의 "뜨거운" 스핀은 원자 격자에서 완전히 무질서하고 더 작은 자기 모멘트를 갖는 반면, 이리듐 사이트의 "차가운" 스핀은 완전히 질서 있고 더 큰 자기 모멘트를 갖습니다. 이 연구는 Physical Review B에 게재되었습니다. "하지만 우리의 광범위한 연구에도 불구하고, 우리는 여전히 이 상태를 어떻게 활용할 수 있는지 알지 못했습니다. 특히, 반불, 반얼음 상태를 생성하는 강자성의 확립된 수학적 모델인 1차원 이징 모델이 유한 온도 상 전이를 호스팅하지 않는다는 것은 1세기 동안 잘 알려져 있었기 때문입니다." 츠벨릭이 말했습니다. "우리는 퍼즐의 조각을 놓치고 있었습니다."
알렉세이 츠벨리크와 웨이궈 잉 알렉세이 츠벨리크(왼쪽)와 웨이궈 잉. 출처: 케빈 코플린/브룩헤븐 국립연구소
코드 해독: 금지된 전환 최근에 Yin이 누락된 부분에 대한 힌트를 발견했습니다. 외부 자기장이 있는 시스템과 없는 시스템에 대한 두 가지 출판물에서 그는 앞서 언급한 금지된 위상 전이가 고정된 유한 온도에서 초협소한 위상 교차로 접근될 수 있음을 보여주었습니다.
이 현재 작업에서, Yin과 Tsvelik은 "반 불, 반 얼음"이 뜨겁고 차가운 스핀이 위치를 바꾸는 반대의 숨겨진 상태를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 즉, 뜨거운 스핀은 차가워지고 차가운 스핀은 뜨거워지며, 이로 인해 그들은 이 위상을 "반 얼음, 반 불"이라고 명명했습니다. 빅테크 잠재력: 양자 비트와 냉각 이 모델은 위상 간 전환이 극히 좁은 온도 범위에서 발생함을 보여주며, Yin과 Tsvelik은 이미 이것이 미래의 응용 분야에서 사용될 수 있는 가능한 방법을 제안했습니다.
예를 들어, 거대한 자기 엔트로피 변화를 동반한 초고속 위상 전환("반 불, 반 얼음"이 제공)은 냉장 기술에 유용할 수 있습니다. 이 현상은 위상이 비트 역할을 하는 새로운 유형의 양자 정보 저장 기술의 기반으로 사용될 수도 있습니다. "다음으로, 우리는 양자 스핀과 추가 격자, 전하, 궤도 자유도를 가진 시스템에서 불-얼음 현상을 탐구할 것입니다."라고 Yin은 말했습니다. "새로운 가능성으로 가는 문이 이제 활짝 열렸습니다." 이 연구는 미국 에너지부 과학국에서 지원했습니다.
메모 2504080437_소스1.분석중【】
연구팀은 자성 물질 모델을 탐구하던 중 새로운 물질상을 발견했다.
새로운 물질 상태가 등장했다. 그것은 qpeoms의 혼합상태이다.
미국 에너지부 산하 브룩헤이븐 국립 연구소의 두 물리학자가 자성 물질 모델을 탐구하던 중 새로운 물질상을 발견했다. 새롭게 확인된 이 위상은 전자 스핀의 독특한 배열로, 전자의 작은 자기 모멘트가 "위" 또는 "아래"를 가리킵니다.
_【】
이 위상은 고도로 질서 있는("차가운") 스핀? sms.oms.vix.ain 보기1.과 같고, 고도로 무질서한("뜨거운") 스핀 qms.qvix.qcell.02이 보기2. 같이 두개이상의 vix.system이 혼합되어 있다. 우주에는 매우 흔한 현상이다. 매우 광범히하고 극소적이거나 순간적으로 사라지기도하고 영구히 ssusqer 얽힘 구조로 순간이동하며 구조단위 susqer.str이 그곳에 머물기도 한다. 어허.
보기1.
sample 1.vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|~ |0000e0
000ac0|~|f00bde
0c0fab|~ |000e0d
e00d0c|~|0b0fa0
f000e0|~ |b0dac0
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0b000f|~ |0ead0c
0deb00|~|ac000f
ced0ba|~|00f000
a0b00e|~|0dc0f0
0ace00|~|df000b
0f00d0|~|e0bc0a
보기2.
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
1-1.)
이 특이한 조합 때문에 연구자들은 이를 "반 얼음, 반 불"이라고 명명했다. 이 발견은 페리자석이라고 알려진 자성 물질의 1차원 모델을 연구하면서 나왔다. 에너지 및 정보 기술의 실용적 잠재력 "반 얼음, 반 불"을 특히 중요하게 만드는 것은 실용적이고 유한한 온도에서 서로 다른 물질 상태 간에 매우 날카로운 전이를 일으킬 수 있는 능력이다. 이는 앞으로 에너지 시스템과 정보 기술에 응용될 수 있다.
1-2.)
새롭게 확인된 이 위상은 전자 스핀의 독특한 배열로, 전자의 작은 자기 모멘트가 "위" 또는 "아래"를 가리킨다. 이 위상은 고도로 질서 있는("차가운") 스핀과 고도로 무질서한("뜨거운") 스핀이 혼합되어 있다. 이 특이한 조합 때문에 연구자들은 이를 "반 얼음, 반 불"이라고 명명했다. 이 발견은 페리자석이라고 알려진 자성 물질의 1차원 모델을 연구하면서 나왔다.
_[2】qms, poms 혼합 모드에서 큰 모멘트는 차가운 사이드의 단일 스핀 vixer로 질서로운 poms 스핀을 가지고 있고, 작은 모멘트는 메인에는 복합스핀 qvixer 뜨거운 무질서 상태의 qms 스핀을 가진다?
물론 이런 혼합모드 상태는 나의 q,p,e,o.ms(qpeoms) 이론상에서 매우 자연스럽다. 이미 012..무한대 n값과 그 반대의 정수들이 존재하는 혼합 단일 양자단위 상태이였다. 어허.
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