Физики открыли новое состояние материи — кристалл из бозонов

Ученые разработали экзотический материал, состоящий из упорядоченных экситонов. Исследование опубликовано в журнале Science.

Физики сообщили об открытии экзотического состояния материи — бозонно-коррелированного изолятора. Оно состоит из экситонов, «сжатых» в высокоупорядоченный кристалл. Открытие поможет исследовать поведение бозонов и открывает возможность для создания новых материалов с необычными свойствами.

Экситон — это состояние, в котором отрицательно заряженный электрон (фермион) связан со своей положительно заряженной противоположностью — «дыркой» (другим фермионом), при этом два полуцелых спина вместе становятся целым числом, создавая бозонную частицу.

Чтобы создать и идентифицировать экситоны, исследователи использовали две решетки (сетки из однородных частиц) — из диселенида вольфрама и дисульфида вольфрама. Они расположили их так, чтобы сформировать муаровый узор — перекрывающуюся комбинацию ячеек, в которой сквозь одну из них видны отдельные участки другой. После этого исследователи направили на получившийся материал сильный свет.

Муаровый узор, возникающий при наложении двух решеток. Иллюстрация: Matt Perko, UC Santa Barbara

Комбинация частиц из каждой из решеток (электроны из дисульфида вольфрама и дырки из диселенида вольфрама) и свет создали благоприятную среду для образования экситонов и взаимодействия между ними, позволяя исследователям изучать поведение этих частиц.

Благодаря сильным взаимодействиям коллективное поведение этих частиц при определенной плотности переводило их в кристаллическое состояние и создавало изолирующий эффект из-за их неподвижности. Как правило, совокупность бозонов при сверхнизких температурах образует конденсат, но в этой системе, они организовались в симметричный твердый изолятор с нейтральным зарядом.

Субатомные частицы бывают одного из двух основных типов: фермионы и бозоны. Фермионы (частицы с полуцелым спином), такие как электроны и кварки, лежат в основе окружающей материи, поскольку они стабильны и взаимодействуют посредством электростатической силы. Между тем бозоны (частицы с целым спином), такие как фотоны, как правило, труднее создавать и ими сложнее манипулировать, поскольку они либо мимолетны, либо не взаимодействуют друг с другом.

Открытие системы, в которой можно создавать стабильные материалы, состоящие из бозонов, поможет изучать известные бозонные частицы, такие как экситоны. А также позволит исследовать и открывать новые бозонные материалы.


Читать далее:

Биологи объяснили эволюционное значение мастурбации у приматов

Археологи изучили древних римлян, захороненных в гипсовых «саркофагах»

Назван популярный подсластитель, который повреждает ДНК человека

На обложке: художественная иллюстрация взаимодействия электронов и дырок с формированием кристалла из экситонов. Изображение: UC Santa Barbara

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Найден способ экспоненциально повысить точность квантовых часов
Наука
Найдено крупнейшее облако заряженных частиц: оно в 20 раз больше Млечного Пути
Космос
Роботов научили определять местоположение людей на слух
Новости
Физики установили новый мировой рекорд точности работы кубита
Наука
Ученые восстановили пути миграции неандертальцев из Европы в Сибирь
Наука
В Китае создали ИИ для проектирования чипов: он справился за несколько дней
Новости
Четыре спутника НАСА наблюдали гигантский выброс плазмы на Солнце
Космос
Математики МГУ описали движение веществ в организме человека
Наука
В Стэнфорде создали вращающееся устройство, которое удаляет тромбы
Наука
В космосе впервые обнаружили гигантскую молекулу с 24 атомами углерода
Космос
Из-за отказа от прививок в России растет заболеваемость корью и коклюшем
Наука
Инженеры создали мягкого робота, который управляется лазерными лучами
Новости
В Apple усомнились в способности существующих моделей ИИ рассуждать
Новости
В IBM назвали сроки создания первого масштабного квантового компьютера
Новости
Посмотрите с орбиты Марса на гигантский вулкан, возвышающийся над облаками
Космос
В России приняли закон о создании единого национального мессенджера
Новости
Ученые выяснили, почему у летучих мышей «долгожителей» не бывает рака
Наука
Открыт прием заявок на премию «Промышленная робототехника»
Иннополис
Геофизик записал альбом из «музыки» сейсмических волн месторождения нефти
Новости
В желудке зауропода нашли остатки пищи: травоядный гигант глотал растения целиком
Наука