Elektroni, ki so jih po letu 1897 začeli raziskovali kot neodvisne delce, saj so bili tisočletja poznani le ob pojavu statične elektrike, magnetizma in bliska, so najbolj pomembni osnovni delci v naravi. Raziskovalci so med poskusi, s katerimi so želeli ustvariti nove oblike kvantnih materialov pod močno neravnovesnimi pogoji v kristalu tantalovega disulfida, ki veže elektrone med seboj, ustvarili popolnoma novo, gosto amorfno elektronsko snov, v kateri se elektroni zaradi privlačne sile zagozdijo, čeprav naj bi se po dosedanjih ugotovitvah kvantne fizike gibali v valovih.
»Elektronsko stanje, v katerem so elektroni lepo urejeni kot valovi, se spremeni, če nanje posvetimo s svetlobo. Nastane neko novo kvantno stanje, ki ni čisto urejeno. To je amorfno stanje, ki ima zelo zanimive, nenavadne lastnosti,« nam je razložil Viktor Kabanov, raziskovalec na IJS, ki je sodeloval pri odkritju.
Nepredvidljivost kvantne mehanike
Pojav imenujemo kar »zagozdenje elektronov«, ki nastane zaradi povečanja njihove gostote. Elektroni se odbijejo drug od drugega in se ukleščijo v stanje, kjer so prepleteni z drugimi, prostimi elektroni. V novo nastali snovi se nepričakovano znajdejo tudi prosti elektroni, ki pa se lahko naenkrat gibajo tudi v obliki valov. Vse to kaže na nepredvidljivost kvantne mehanike, ki opisuje in napoveduje obnašanje submikroskopskih sistemov, kot so atomi in elektroni. Pojav zagozdenja lahko nastane v primeru hitre kompresije oziroma s stiskanjem osnovnih delcev pri velikih gostotah, na primer v jedrih atoma ali v nevtronskih zvezdah. »Nekako tako kot na dvopasovni cesti, ko en pas zaradi gneče stoji, v vzporednem pasu pa promet prosto teče, včasih pa kako vozilo tudi preskoči iz enega pasu v drugega – seveda pa gre v primeru elektronov za kvantni preskok,« so zapisali v poročilu IJS.
»Preprosto lahko to primerjamo z USB ključem, saj lahko stanje zabeležimo. Običajno pri klasični fiziki beležimo stanja na podlagi naboja, magnetnega zapisa in tako dalje. Tukaj pa bi lahko šlo za kvantni spomin, kakršen v fiziki še ne obstaja,« o pomenu novega odkritja oziroma spominskem elementu kvantnega stanja ugiba Kabanov.
Razvoj mikroskopa trajal šest let
Skupina osmih fizikov je pojav sicer odkrila že leta 2016, a je potrebovala tri leta, da ga je lahko sedaj končno tudi eksperimentalno potrdila. Raziskovalci so pod vodstvom Dragana Mihailovića, fizika in profesorja na Fakulteti za matematiko in fiziko, s pomočjo zasnovanega teoretičnega modela izpostavili dejstvo, da gre za popolnoma novo področje fizika, ki ne sodi v že obstoječe razumevanje fizike.
Raziskovalcem je novo snov uspelo posneti s posebnim mikroskopom, katerega razvoj je trajal kar šest let, njegov obstoj pa je omogočilo sodelovanje med nemškim podjetjem Omicron in Nanocentrom ter IJS. Osnovni nizkotemperaturni mikroskop s štirimi konicami je edinstven, saj omogoča opazovanje neravnovesnih stanj, ustvarjenih z močnimi laserskimi žarki. Mikroskop pa ne omogoča le meritev položaja posameznih elektronov, »ampak tudi njihovo gibanje, porazdelitev hitrosti in tudi istočasno meritev klasične električne upornosti samega materiala, v katerem pojav opazujemo«, so pojasnili na IJS.
Čeprav je odkritje v celoti plod slovenske raziskovalne skupine, so se od prve objave na tem področju v reviji Science leta 2014, raziskav lotile številne raziskovalne skupine po svetu. Za razvoj novonastalega področja se zavzema tudi ameriško obrambno ministrstvo, ki je na osnovi objave skupine, razpisalo razpis za raziskave na tem področju.
