Ученые обнаружили странный материал, состоящий из субатомных частиц
Ученые всегда ищут следующий странный и чудесный материал, и они только что его нашли: бозонный коррелированный изолятор, чтобы дать ему техническое название, которое является одновременно новым материалом и, действительно, совершенно новым состоянием материи. .
Это решетка, образованная из слоя диселенида вольфрама и слоя дисульфида вольфрама, расположенных друг над другом, но не полностью выровненных.
Это небольшое смещение создает то, что известно как муара, и здесь обнаружились некоторые интересные свойства.
Чтобы понять, что особенного в этом материале, нужно понять, что такое бозоны и фермионы. На квантовом уровне частицы сгруппированы в два основных типа: бозоны (переносчики силы, такие как фотоны), которые могут иметь одно и то же квантовое состояние, и фермионы (частицы материи, такие как электроны), которые не могут. Обычно с фермионами легче работать.
«Традиционно люди тратят большую часть своих усилий на то, чтобы понять, что происходит, когда вы соединяете множество фермионов», — говорит физик по конденсированным средам Ченхао Джин из Калифорнийского университета. Санта-Барбара (UCSB).
«Основной смысл нашей работы заключается в том, что мы в основном создали новый материал из взаимодействующих бозонов».
Фермионы также имеют полуцелые квантовые спины ( например, ½, 3/2, 5/2), в отличие от полных целых (любое целое число) спинов бозонов, и здесь становится еще интереснее.
Два фермиона — отрицательно заряженный электрон и положительно заряженная противоположная «дырка», где мог бы быть электрон, также могут связываться, образуя экситон с полным целым спином, который затем также может функционировать как бозонная частица.
Использование света На основе метода, называемого спектроскопией накачки-зонда, исследователи создали и исследовали поведение экситонов в своей системе — электронов из дисульфида вольфрама и «дырок» из диселенида вольфрама.
Ученые наблюдали, как экситоны достигают определенной плотности под действием сильных взаимодействий и теряют способность двигаться. Эта неподвижность привела к кристаллическому состоянию, которое действовало как изолятор, к особому материалу, и к состоянию, которого раньше не наблюдалось.
«Здесь произошло то, что мы обнаружили корреляцию, которая заставила бозоны высокоупорядоченное состояние», — говорит физик Ричен Сюн из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Команда считает, что их подход может привести к открытию большего количества бозонных материалов в дальнейшем и к тому, что все ученые смогут лучше изучать бозоны в реальных сценариях, а не в синтетических системах.
Если недавно обнаруженный материал не найдет мгновенного практического применения, вы можете подумать, что это не так важно, но эти экзотические новые творения помогают ученым понять, как Вселенная вокруг нас собрана воедино.
Хотя экситоны были хорошо изучены в прошлом, здесь следует отметить сильные реакции, которые они имели друг с другом, и результирующие свойства, созданные решеткой муарового узора и накачкой. зондовая спектроскопия.
«Мы знаем, что некоторые материалы обладают очень странными свойствами», – говорит Сюн. «И одна из целей физики конденсированных сред — понять, почему они обладают такими богатыми свойствами, и найти способы сделать это поведение более достоверным».
Исследование опубликовано в журнале Science.
