Блог

Jun 05, 2023

Новое состояние материи обнаружено с помощью сверхплотных кристаллов

Просветив сильным лучом света два химических соединения, ученые открыли уникальное новое состояние материи, состоящее из частиц, называемых экситонами. Физики открыли новое экзотическое состояние

Просветив сильным лучом света два химических соединения, ученые открыли уникальное новое состояние материи, состоящее из частиц, называемых экситонами.

Физики открыли новое экзотическое состояние материи, которое принимает форму высокоупорядоченного кристалла субатомных частиц. Новое состояние материи, называемое «бозонно-коррелированным изолятором», может привести к открытию многих новых типов экзотических материалов, состоящих из конденсированного вещества, по мнению исследователей, которые подробно описали свои результаты в исследовании, опубликованном 11 мая в журнале Science. .

Субатомные частицы можно разделить на две категории: фермионы и бозоны. Основные различия между ними заключаются в том, как они вращаются и как взаимодействуют друг с другом.

Фермионы, такие как электроны и протоны, часто считаются строительными блоками материи, поскольку они составляют атомы и характеризуются полуцелым спином. Два одинаковых фермиона не могут одновременно занимать одно и то же пространство.

Бозоны, с другой стороны, несут силу — например, фотоны или пакеты света — и считаются клеем Вселенной, связывающим воедино фундаментальные силы природы. Эти частицы имеют целочисленные спины, и в одном и том же месте одновременно могут находиться несколько бозонов.

Связанный:Что такое квантовая запутанность?

«Бозоны могут занимать один и тот же энергетический уровень; фермионы не любят оставаться вместе», — заявил в своем заявлении ведущий автор исследования Чэньхао Цзинь, физик конденсированного состояния из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Вместе эти модели поведения создают вселенную, какой мы ее знаем».

Но есть случай, когда два фермиона могут стать бозоном: если отрицательно заряженный электрон прикрепляется к положительно заряженной «дырке» в другом фермионе, он образует бозонную частицу, известную как «экситон».

Чтобы увидеть, как экситоны взаимодействуют друг с другом, исследователи наложили решетку дисульфида вольфрама поверх аналогичной решетки диселенида вольфрама в перекрывающемся узоре, называемом муаром. Затем они пропустили через решетки сильный луч света — метод, известный как «спектроскопия накачки-зонда». Эти условия сталкивали экситоны вместе до тех пор, пока они не оказались настолько плотно упакованы, что больше не могли двигаться, создавая новое симметричное кристаллическое состояние с нейтральным зарядом — бозонно-коррелированный изолятор.

«Обычно люди тратят большую часть своих усилий на то, чтобы понять, что происходит, когда вы объединяете множество фермионов», — сказал Джин. «Основная цель нашей работы заключается в том, что мы, по сути, создали новый материал из взаимодействующих бозонов».

— Космическая лупа: что такое гравитационное линзирование?

— Ученые создают экзотическое пятое состояние материи на космической станции, чтобы исследовать квантовый мир.

— Атомы темной материи могут образовывать теневые галактики с быстрым звездообразованием.

Исследователи заявили, что впервые это новое состояние материи было создано в «реальной» материальной системе, а не в синтетических системах, что дает новое понимание поведения бозонов. Более того, методы, которые команда использовала для открытия этого нового состояния материи, могут помочь ученым создать дополнительные новые типы бозонных материалов.

«Мы знаем, что некоторые материалы обладают очень странными свойствами», — сказал Джин. «И одна из целей физики конденсированного состояния — понять, почему они обладают этими богатыми свойствами, и найти способы сделать это поведение более надежным».

Эта история была первоначально опубликована на Live Science.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы обсуждать новейшие миссии космоса, ночное небо и многое другое! А если у вас есть совет по новостям, исправление или комментарий, дайте нам знать по адресу: [email protected].

Последние космические новости, последние новости о запусках ракет, наблюдениях за небом и многом другом!

Space.com — главный источник новостей об освоении космоса, инновациях и астрономии, фиксирующий (и прославляющий) продолжающееся расширение человечества за пределы последнего рубежа. Основанный в 1999 году, Space.com всегда был увлечением писателей и редакторов, которые являются поклонниками космоса, а также обучают журналистов. В состав нашей нынешней команды новостей входят главный редактор Тарик Малик; редактор Ханнеке Вейтеринг, старший писатель по космосу Майк Уолл; старший писатель Меган Бартельс; Старший писатель Челси Гохд, старший писатель Тереза ​​Пултарова и штатный писатель Александр Кокс, специализирующиеся на электронной коммерции. Старший продюсер Стив Спалета курирует наши космические видеоролики, а Диана Уиткрофт — наш редактор социальных сетей.