Tutkijat löysivät uusia todisteita aikakiteiden olemassaolosta

Itsenäisesti liikkuvalla rakenteella voi olla iso merkitys esimerkiksi kvanttitietokoneiden tai muiden kvanttilaitteiden rakentamisessa.

Aikakiteiksi kutsutun rakenteen olemassaolo on tiedemaailman kiistakapuloita. Nyt Aalto-yliopiston tutkijat ovat löytäneet uusia todisteita siitä, ettei rakenne ole pelkkää teoriaa vaan voi todella esiintyä aineen olomuotona.

Perinteinen kiderakenne toistuu tilassa samanlaisena kolmiulotteisena muotona, muodostaen esimerkiksi lumihiutaleita tai timantteja. Aikakide ei sen sijaan toistu tilassa, vaan ajassa. Käytännössä se tarkoittaa, että rakenne hakeutuu itsenäiseen, toistuvaan liikkeeseen riippumatta ulkopuolisten voimien tarjoamasta suunnasta. 

”Luonto on antanut meille rakenteen, joka pyrkii koherenssiin eli yhtenäiseen suunnassapysymiseen”, sanoo vanhempi tutkija Vladimir Eltsov, joka vetää supranesteisiin erikoistunutta ROTA-tutkimusryhmää Aalto-yliopistossa.

”Rakenne liikkuu spontaanisti ja järjestelmällisesti hyvinkin pitkään, jopa loputtomiin”, hän täydentää.

Aikakiteen kyky ylläpitää säännöllistä liikkettä voi osoittautua hyödylliseksi käytännön sovelluksissa. Koherenssin pitkään säilyttäviä materiaaleja kaivataan kipeästi esimerkiksi kvanttitietokoneiden prosessoreissa. Aikakiteiden synnystä ja toiminnasta saatavaa tietoa voidaan hyödyntää myös muiden laitteiden koherenssin parantamisessa.

Kryostaattia tarvitaan supranesteen jäähdyttämisessä. Supranesteellä tarkoitetaan nestettä, jolla ei ole lainkaan viskositeettia alhaisessa lämpötilassa. Käytännössä se tarkoittaa, että supraneste virtaa täysin kitkattomasti eikä siten pysy esimerkiksi avonaisen astian sisällä.

Tutkimusryhmä teki löytönsä tutkimalla megneettisten kvasihiukkasten Bose–Einsteinin -kondensaatteja supraneste Helium-3:ssa. Tutkijat totesivat kvasikiteiden muuttuvan supranesteessä esiintyväksi aikakiteeksi, ensimmäistä kertaa maailmassa. Löydöllä on merkitystä myös muilla fysiikan aloilla.

“Helium-3 liittyy käytännössä kaikkiin fysiikan aloihin painovoimasta topologiaan ja hiukkasfysiikasta kosmologiaan”, selittää emeritusprofessori Grigori Volovik, joka on yksi kosmologian, korkean energian fysiikan ja tiiviin aineen välisten yhteyksien tutkimuksen pioneereista.

Tutkimus tehtiin Aalto-yliopiston kylmälaboratoriossa, jolla on pitkät perinteet supranesteiden tutkimuksessa. Tutkimus julkaistiin Physical Review Letters tiedejulkaisussa, ja se sai rahoitusta Euroopan tiedeneuvostolta (ERC).

Linkki julkaisuun (journals.aps.org)

Yhteystiedot:

Senior Scientist Vladimir Eltsov
p. 050 344 2428
[email protected]

Emeritusprofessori Grigori Volovik
p. 050 344 2858
[email protected]

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Aalto-yliopiston vesitutkimus
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaisyrityksistä maailman vesivastuullisimmat – uusi tiekartta näyttää suunnan

Aalto-yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja VTT:n maa- ja metsätalousministeriön rahoituksella laatiman tiekartan tavoitteena on, että suomalaisyritykset ovat vuonna 2030 vesivastuullisimpia maailmassa.
Illustration on beige background: two students painting a big yellow lightbulb.
Tiedotteet, Opinnot Julkaistu:

Hae Aalto Thesis -projektiin: HSL - Ohjelmistotuotanto 2.0!

Aalto Thesis -ohjelman projektihaku maistereille on auki. Lue lisää HSL:n projektista ja hae mukaan!
Tiina Tuurnala, Alumna of the Year 2019, School of Engineering
Nimitykset, Tiedotteet Julkaistu:

Tiina Tuurnala Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulun Vuoden alumni 2019

”Nykyinen tehtäväni on mahtava näköalapaikka, jossa voin yhdessä muiden toimijoiden kanssa tehdä työtä kohti nollapäästöistä merenkulkua.”
Materiaali pohjautuu keväällä järjestettyyn kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Tiedotteet Julkaistu:

Ilmainen opiskelupaketti someilmiöistä: Mitä jokaisen tulisi tietää verkkohäiriköinnistä, someriippuvuudesta ja valeuutisista?

Materiaali pohjautuu kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.