تم اكتشاف التشابك الكمي في بلورة قصيرة المدى من معدن غير عادي، كما أظهر الفيزيائيون مع "مخزن النمل" لشريدنجر.

المعادن الغريبة المتشابكة الكمّية: اختراق تجريبي جديد

ما هي المعادن الغريبة؟
المعادن الغريبة (أو غير الفيرمي) هي سبائك نادرة تتواجد خصائصها في حالة وسيطة بين العوازل والمُوصلات التقليدية. لديها إلكترونات حرة، لكنها لا تتصرف كما في المعادن المعتادة: المقاومة تتغير تقريبًا خطيًا مع درجة الحرارة، وعند الاقتراب من الصفر المطلق تظهر تأثيرات كوانتية غير عادية. حتى الآن، هذه المواد قليلة الدراسة؛ ولا توجد مقالة كاملة عنها على ويكيبيديا.

لماذا من المهم دراسة التيار فيها؟
في الموصلات التقليدية يُنقل التيار الكهربائي «بنبضات» – ديناميكية جماعية للجزئيات الكاذبة. في المعادن الغريبة، وعلى العكس، يتدفق التيار بسلاسة، دون تقلبات ملحوظة، مثل الماء في القناة. هذا السلوك غير المعتاد يجذب انتباه العلماء الذين يحاولون فهم لماذا وكيف يمكن «لمس» التأثيرات الكمّية على المستوى الماكروسكوبي.

التجربة: من البلورة إلى التشابك الكوانتي
1. التوليد – باحثون من جامعة فيينا التقنية صنعوا بلورة بُعدها سنتيمتر واحد Ce₃Pd₂₀Si₆ (من السيريوم والبلاديوم والسيليكون).
2. الشروط – تم تبريد البلورة إلى عشرات الميليكيلفن ووضعها في مجال مغناطيسي 1,73 تيراسلاسيون على طول محور [001].
3. القياسات – استخدموا انحراف النيوترونات غير المرن في معهد لوي-لانجيفن (ILL) في فرنسا.

ما الذي اكتشفوه
- عند إشعاع البلورة بالنيوترونات، تفاعل النظام بشكل أقوى بكثير مما كان متوقعًا.
- بدلًا من إطلاق الطاقة على جسيم واحد، أظهر المادة استجابة جماعية – تفاعل «مجموعة».
- تحليل باستخدام معلمة فيشر (مؤشر قياس كوانتي) أظهر أن ما لا يقل عن تسعة كائنات مترابطة كمّيًا تعمل معًا.

وبالتالي تُظهر بلورة Ce₃Pd₂₀Si₆ تشابكًا كميًا جماعيًا حتى بُعدها سنتيمتر. إنها الحالة الأولى التي تم تسجيل مثل هذا الظاهرة في قطعة «كبيرة» من المادة.

ما معنى ذلك
- تربط التجربة الفيزياء الصلبة بالميكانيكا الكوانتية: يمكن الآن وصف الخصائص المرصودة عبر لغة المعلومات الكمّية.
- تساعد على تفسير لماذا يتدفق التيار في المعادن الغريبة بسلاسة (اختفاء الجزئيات الكاذبة) ولماذا تكون المقاومة خطيًا مع درجة الحرارة.
- وفقًا للعلماء، من «قطة شرودنجر» يمكن الانتقال إلى «مستعمرات شُرودنجر»: عنصر مستثار واحد يثير رد فعل لدى تسعة جيران مترابطين.

النتيجة
يفتح التجربة الجديدة طريقًا لفهم واستخدام التأثيرات الكمّية في الأنظمة الماكروسكوبيّة. بفضل بنيتها الفريدة، تصبح المعادن الغريبة أمثلة حية لكيف يمكن أن تظهر التشابك الكمي الجماعي في المواد الحقيقية.