Fyzici objevili zvláštní nový stav hmoty ve formě vysoce uspořádaného krystalu subatomárních částic. Nový stav hmoty, nazvaný „vazebný bosonový izolátor“, by podle vědců mohl vést k objevu mnoha nových typů exotických materiálů vyrobených z kondenzované hmoty, kteří podrobně popsali svá zjištění ve studii zveřejněné 11. května v časopise Nature. . vědy.
Subatomární částice lze rozdělit do dvou tříd: fermiony a bosony. Primární rozdíly mezi nimi jsou v tom, jak se otáčejí a jak se vzájemně ovlivňují.
Fermiony, jako jsou elektrony a protony, jsou často považovány za stavební kameny hmoty, protože tvoří atomy a jsou charakteristické svým polosprávným spinem. Dva stejné fermiony nemohou zabírat stejný prostor současně.
Na druhou stranu bosony nesou sílu – jako fotony nebo balíčky světla – a jsou považovány za lepidlo vesmíru, které drží pohromadě. základní přírodní síly. Tyto částice obsahují celočíselný spin a na stejném místě může existovat více bosonů současně.
Příbuzný: Fyzici vytvářejí nový stav hmoty z kvantové polévky magneticky exotických částic
„Bosony mohou zaujímat stejnou energetickou hladinu; fermionové neradi zůstávají spolu,“ řekl hlavní autor studie. Qinhao Jinfyzik kondenzovaných látek na University of California, Santa Barbara, řekl v A prohlášení. „Toto chování společně vytváří vesmír, jak ho známe.“
Existuje však případ, kdy se dva fermiony mohou proměnit v boson: Pokud je záporně nabitý elektron připevněn ke kladně nabité „díře“ v jiném fermionu, vytvoří bosonovou částici známou jako „exciton“.
Aby vědci viděli, jak se excitony vzájemně ovlivňují, navrstvili na podobnou mřížku diselenidu wolframu mřížku disulfidu wolframu v překrývajícím se vzoru zvaném moaré. Poté prosvítali mocným paprskem světla skrz mřížky – metoda známá jako „pump-probe spectroscopy“. Tyto podmínky tlačily excitony k sobě, dokud se nestaly tak hustě shluky, že se již nemohly pohybovat, čímž vznikl nový symetricky nabitý, neutrálně nabitý krystalický stav – bosonem vázaný izolátor.
„Tradičně lidé vynaložili většinu svého úsilí na pochopení toho, co se stane, když dáte dohromady mnoho fermionů,“ řekl Jin. „Hlavním cílem naší práce je, že jsme z interagujících bosonů vyrobili nový materiál.“
Výzkumníci uvedli, že je to poprvé, co byl tento nový stav hmoty vytvořen ve „skutečném“ hmotném systému, na rozdíl od syntetických systémů, což poskytuje nový pohled na chování bosonů. A co víc, metody, které tým použil k objevu tohoto nového stavu hmoty, by mohly pomoci vědcům vytvořit další nové typy bosonické hmoty.
„Víme, že některé materiály mají velmi zvláštní vlastnosti,“ řekl Jin. „Jedním z cílů fyziky kondenzovaných látek je porozumět tomu, proč má tak bohaté vlastnosti, a najít způsoby, jak zajistit, aby toto chování vypadalo spolehlivěji.“
„Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč.“
