ფიზიკის სამყაროში ისეთი სიდიდეები, როგორიცაა ენერგია და იმპულსი, არასდროს ქრება — ისინი სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში გადადის. თუმცა, საერთაშორისო მკვლევართა ჯგუფმა, რომელშიც გერმანიისა და ნიდერლანდების წამყვანი ინსტიტუტები მონაწილეობდნენ, ბუნების უცნაური კანონზომიერება აღმოაჩინა, რომელიც ატომურ დონეზე ბრუნვის მიმართულების შეცვლას იწვევს.

კვლევა, რომელიც ჟურნალ Nature Physics-ში გამოქვეყნდა, ეფუძნება ლაზერულ ტექნოლოგიებს. მეცნიერებმა ულტრამძლავრი ტერაჰერცული ლაზერული იმპულსები გამოიყენეს, რათა კრისტალური მესერის შიგნით ატომების კოორდინირებული მოძრაობა, ე.წ. ლატისური ვიბრაცია, წრიულ მოძრაობაში მოეყვანათ.

„1 + 1 = -1“ ეფექტი

ექსპერიმენტის დროს მეცნიერებისთვის მოულოდნელი რამ მოხდა: როდესაც კუთხური იმპულსი ერთი ვიბრაციიდან მეორეზე გადავიდა, ბრუნვის მიმართულება რადიკალურად შეიცვალა. მკვლევარები ამ ფენომენს „1 + 1 = -1“ ეფექტს უწოდებენ.

ეს მოვლენა დაკავშირებულია კრისტალური მესერის როტაციულ სიმეტრიასთან. ბისმუტის სელენიდის კრისტალში გარკვეული ბრუნვითი მდგომარეობები ფიზიკურად ეკვივალენტურია, მიუხედავად იმისა, საით ბრუნავს ატომი. შედეგად, იმპულსის გადაცემისას მიიღება ახალი ბრუნვა, რომელიც ორჯერ მეტი სიხშირით მოძრაობს, თუმცა საპირისპირო მიმართულებით.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი?

საუკუნეზე მეტია, რაც ალბერტ აინშტაინისა და ვანდერ იოჰანეს დე ჰაასის ექსპერიმენტებმა აჩვენა კავშირი მაგნიტიზმსა და მექანიკურ ბრუნვას შორის. თუმცა, ზუსტი პროცესი, თუ როგორ ვრცელდება ეს იმპულსი მყარი სხეულების შიგნით, აქამდე ბოლომდე შესწავლილი არ იყო.

„ეს არის ფუნდამენტურად ახალი აღმოჩენა, რომელიც, იმედია, მალე ფიზიკის სახელმძღვანელოებში შევა“, — აცხადებს კვლევის ხელმძღვანელი, პროფესორი სებასტიან მერლაინი. მეცნიერთა თქმით, ეს პროცესი წააგავს ე.წ. „უმკლაპის“ (Umklapp) პროცესს, რომელიც სხვა სფეროებშია ცნობილი, მაგრამ კრისტალურ კუთხურ იმპულსთან მიმართებაში ექსპერიმენტულად პირველად დადასტურდა.

ეს აღმოჩენა მეცნიერებს საშუალებას მისცემს, უკეთ აკონტროლონ ულტრასწრაფი პროცესები კვანტურ მასალებში. პრაქტიკული თვალსაზრისით, ეს შეიძლება საფუძვლად დაედოს ინფორმაციული ტექნოლოგიების ახალი თაობის განვითარებასა და მეხსიერების მოწინავე მოწყობილობების შექმნას.