Вчені відкрили новий стан матерії: надщільний кристал, зібраний з субатомних квазічастинок

У галузі фізики елементарних частинок субатомні частинки можна розділити на дві групи: ферміони та бозони. Ці частинки відрізняються своїми спінами та характеристиками взаємодії. Ферміони, такі як кварки та електрони, слугують будівельними блоками матерії, утворюючи атоми. Вони мають напівцілий спін.

Дивіться також Фізики розділили найдрібнішу частинку звуку, фонон, на дві частини

З іншого боку, бозони діють як переносники взаємодії, і їх часто називають клеєм, що зв'язує фундаментальні сили природи. Фотони, наприклад, є добре відомим прикладом бозонів. На відміну від ферміонів, бозони мають цілочисельні спіни і можуть одночасно перебувати в одній точці простору.

Як вдалося створити новий стан речовини

Варто зазначити, що в певних сценаріях два ферміони можуть об'єднуватися, утворюючи бозон. Коли негативно заряджений електрон з'єднується з позитивно зарядженою "діркою" (квазічастинкою), вони створюють екситон, який є бозонною квазічастинкою.

Використовуючи це явище, американські вчені вирішили дослідити поведінку екситонів, наклавши решітку дисульфіду вольфраму на аналогічну решітку диселеніду вольфраму, в результаті чого утворився візерунок, відомий як муар. Опромінюючи обидві решітки потужним пучком світла, вчені змогли індукувати активні зіткнення між екситонами, що в кінцевому підсумку призвело до появи нової кристалоподібної речовини з нейтральним зарядом – бозонного корельованого ізолятора.

Це досягнення є особливо важливим, оскільки воно знаменує собою перший випадок створення цього нового стану матерії за допомогою системи, що складається з "реальної" матерії, а не синтетичної конструкції. Відкриття дає цінне розуміння поведінки бозонів, відкриваючи нові шляхи для розробки інноваційних бозонних матеріалів.

Читайте на сайті У Швейцарії встановлять сонячні панелі прямо в залізничні колії

Чому це важливо

Наслідки цього прориву виходять за межі фундаментальних досліджень. Віднайдена здатність збирати субатомні квазічастинки в надщільні кристали може мати далекосяжні наслідки в різних галузях, зокрема в матеріалознавстві та квантовій фізиці. Ці досягнення потенційно можуть революціонізувати дизайн і розробку нових матеріалів з унікальними властивостями і застосуваннями.

Оскільки вчені продовжують досліджувати і розуміти характеристики і поведінку цього нового стану матерії, наукова спільнота з нетерпінням очікує подальших проривів і потенціалу для трансформаційних застосувань у недалекому майбутньому.