اكتشف الفيزيائيون ترتيباً مغناطيسياً دقيقاً داخل مرحلة فجوة الخادعة في المواد الكمومية، مما قد يفسر الطريق إلى التوصيل الفائق. باستخدام محاكي كمومي شديد البرودة، لاحظ الباحثون أنماطاً مغناطيسية مستمرة تتوافق مع درجة حرارة تشكل فجوة الخادعة. هذا الاكتشاف قد يعزز تطوير الموصلات الفائقة عالية الحرارة لتقنيات فعالة في استهلاك الطاقة.
التوصيل الفائق، الظاهرة التي يقوم فيها المواد بنقل الكهرباء دون مقاومة، يعد بثورة في نقل الطاقة والحوسبة الكمومية. ومع ذلك، في الموصلات الفائقة عالية الحرارة، غالباً ما تشمل الانتقال إلى هذه الحالة مرحلة وسيطة غامضة تُدعى فجوة الخادعة، حيث يظهر الإلكترونات سلوكاً غير عادي وانخفاضاً في التوصيلية. يتحدى دراسة جديدة الآراء المتوارثة طويلاً حول هذه الفجوة الخادعة. وجد الباحثون أن حتى بعد الإدخال الشوائبي —إزالة الإلكترونات لتغيير المادة— الذي يعكر الترتيب المغناطيسي الظاهر، يستمر نمط مغناطيسي مخفي وعالمي عند درجات حرارة منخفضة للغاية. يعكس هذا النمط درجة الحرارة التي تظهر فيها فجوة الخادعة عن كثب، مما يشير إلى أن المغناطيسية تلعب دوراً حاسماً في تهيئة المشهد للتوصيل الفائق. ينبع الاكتشاف من تجارب تحاكي نموذج فيرمي-هابارد باستخدام ذرات الليثيوم المبردة إلى بلايون من الدرجة فوق الصفر المطلق في شبكة بصرية تشكلها أشعة الليزر. باستخدام ميكروسكوب غاز كمومي، التقط الفريق أكثر من 35,000 صورة للذرات الفردية، كاشفاً عن ارتباطات بين ما يصل إلى خمس جسيمات —بعيداً جداً عن الدراسات النموذجية المركزة على الأزواج. «تتبع الارتباطات المغناطيسية نمطاً عالمياً واحداً عند رسمها مقابل مقياس درجة حرارة محدد»، قال المؤلف الرئيسي توماس شالوبين من معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية. «وهذا المقياس مشابه لدرجة حرارة فجوة الخادعة، النقطة التي تظهر فيها فجوة الخادعة.» يبني العمل على تنبؤات نظرية من ورقة في مجلة Science عام 2024 وشمل تعاوناً بين المجربين في معهد ماكس بلانك في ألمانيا والنظريين في مركز الحوسبة الكمومية في نيويورك، بقيادة أنطوان جورج. «من الملفت للنظر أن المحاكيات التمثيلية الكمومية المبنية على الذرات شديدة البرودة يمكن الآن تبريدها إلى درجات حرارة تظهر فيها الظواهر الجماعية الكمومية المعقدة»، لاحظ جورج. النتائج، المنشورة في Proceedings of the National Academy of Sciences عام 2026، توفر معياراً لنماذج فجوة الخادعة وتبرز قيمة شراكات النظرية والتجربة في استكشاف المادة الكمومية.
