Плутоний раскрыл новую квантовую тайну: ученые обнаружили необычное состояние вещества

Исследование гексаборида плутония показало, что материал обладает свойствами топологического изолятора Кондо. Открытие помогает лучше понять квантовые свойства плутония и может оказаться полезным для развития квантовых технологий будущего.

Плутоний раскрыл новую квантовую тайну: ученые обнаружили необычное состояние вещества
INL

Исследователи из Национальной лаборатории Айдахо сообщили о важном открытии в области физики актинидов. Изучая соединение гексаборида плутония (PuB6), ученые обнаружили, что этот материал ведет себя как так называемый топологический изолятор Кондо — редкое квантовое состояние, сочетающее необычные электронные свойства и сложные взаимодействия между частицами.

Плутоний уже много десятилетий остается одним из самых сложных для изучения элементов периодической таблицы. Несмотря на его ключевую роль в ядерной энергетике и вопросах национальной безопасности, поведение его электронов до сих пор во многом остается загадкой для физиков. Новое исследование позволило получить более четкое представление о процессах, происходящих внутри этого материала.

Особенность обнаруженного состояния заключается в том, что электрический ток не проходит через внутренний объем вещества, но свободно распространяется по его поверхности. При этом поверхностная проводимость оказывается крайне устойчивой к различным дефектам и внешним воздействиям.

Дополнительную сложность создает так называемый эффект Кондо — квантовое явление, при котором электроны начинают взаимодействовать друг с другом настолько сильно, что ведут себя как единая система. Именно такие коллективные эффекты делают плутоний одним из самых необычных материалов современной физики.

Для проведения экспериментов ученым пришлось работать с микроскопическими образцами материала при сверхнизких температурах. Это позволило практически полностью исключить влияние тепловых колебаний и наблюдать чистые квантовые процессы. Полученные результаты были дополнительно проверены с помощью компьютерного моделирования, выполненного совместно с теоретиками из Колумбийского университета.

По словам авторов работы, открытие имеет не только фундаментальное значение. Материалы с подобными свойствами рассматриваются как потенциальная основа для будущих квантовых компьютеров, высокочувствительных датчиков и новых методов моделирования сложных ядерных систем.

Ученые отмечают, что гексаборид плутония предоставляет редкую возможность наблюдать взаимодействие квантовых эффектов и топологических свойств в одном материале. Это делает его ценным объектом для дальнейших исследований и может помочь раскрыть новые аспекты поведения самых тяжелых элементов таблицы Менделеева.

Читайте также

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд