Mokslininkai tikriausiai atrado naują kvantinę dalelę ir visai atsitiktinai
Visi žino, kad metalai ir izoliatoriai pagal apibrėžimą skiriasi. Tačiau Prinstono universiteto mokslininkams pavyko (ir visai netyčia) užfiksuoti neįprastą kvantinį elgesį izoliatoriuje, kuris anksčiau manyta, kad tai įmanoma tik metaluose. Šis atradimas rodo, kad yra visiškai naujo tipo kvantinės dalelės, vadinamos neutraliu fermionu.
Seni postulatai ir nauja realybė
Visi žino, kad metalai yra puikūs elektros krūvio laidininkai, tačiau dielektrikai - ne.
Molekuliniu lygiu šis postulatas susiveda į tai, kad metaluose elektronai gana laisvai juda išilgai kristalinės gardelės. Izoliatoriuose atomų elektronai „gana standžiai sėdi“ savo orbitose ir dėl to turi didelį pasipriešinimą.
Taigi, esant geram laidumui metaluose, gali būti pastebimas efektas, vadinamas kvantiniais virpesiais. Jei metalas yra stipriai aušinamas ir veikiamas stipraus magnetinio lauko, tai elektronai sugeba pereiti į kvantinę būseną, kuri išprovokuoja medžiagos varžos svyravimus.
Tačiau šis poveikis anksčiau nebuvo pastebėtas izoliatoriuose dėl ne itin gero elektronų gebėjimo judėti. Tačiau, kaip parodė naujas Prinstono universiteto mokslininkų tyrimas, kvantinio virpesio poveikis yra ir izoliatoriuose.
Nauji tyrimai ir atsitiktinis atradimas
Savo naujausiame eksperimente mokslininkai dirbo su volframo ditelluridu, kuris masėje pučiasi kaip metalas, tačiau, sujungtas į dvimatę formą, pavyzdžiui, grafeną, transformuojasi į izoliatorių.
Taigi kitą kartą matuojant vieno sluoksnio medžiagos atsparumą magnetiniame lauke, mokslininkai nustebo nustebę, kad ji pradėjo svyruoti. Kaip S. Wu (atsakingas už tyrimus), šio efekto atradimas nustebino mokslininkus.
Stebimas reiškinys negalėjo būti paaiškintas nė viena iš esamų teorijų, todėl mokslininkai pateikė savo versiją, kas vyksta. Pagal jų versiją izoliatoriuje vibruoja ne patys elektronai, bet, greičiausiai, dėl naujų kvantinių dalelių gali susidaryti stipri sąveika.
Kadangi izoliatoriai blokuoja netrukdomą įkrautų dalelių, tokių kaip elektronai, judėjimą, naujos dalelės, sukeliančios kvantinius virpesius, turi būti neutralios.
Šie hipotetiniai neutralūs fermionai tada galėjo parodyti stebimus kvantinius virpesius.
Taigi, jei mokslininkų prielaida yra teisinga, jiems pavyko atrasti iš esmės naują kvantinės materijos formą, kuri yra paslėpta izoliatoriuose.
Norint patvirtinti mokslininkų hipotezę, būtina atlikti daugybę tyrimų, kurių metu jie taps pagaliau aišku, ar iš tikrųjų egzistuoja neutralūs fermionai, ar yra kitas atrasto paaiškinimas keistenybės.
Mokslininkai pasidalijo savo tyrimų rezultatais žurnalo „Nature“ puslapiuose. Jei jums patiko medžiaga, įvertinkite ją ir nepamirškite užsiprenumeruoti. Ačiū už dėmesį!