Μια νέα και εξωτική κατάσταση της ύλης ανακαλύφθηκε συμπιέζοντας υποατομικά σωματίδια σε έναν απίστευτα πυκνό κρύσταλλο. Περνώντας μια ισχυρή δέσμη φωτός μέσα από δύο χημικές ενώσεις, οι επιστήμονες βρήκαν μια νέα μορφή ύλης που αποτελείται από εξιτόνια.
Ένας εξαιρετικά οργανωμένος κρύσταλλος που αποτελείται από υποατομικά σωματίδια που σχηματίζουν μια εξωτική νέα κατάσταση της ύλης βρέθηκε από φυσικούς. Οι ερευνητές περιέγραψαν τα ευρήματά τους σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στις 11 Μαΐου στο περιοδικό Science. Η νέα μορφή ύλης που είναι γνωστή ως «συσχετιζόμενος μονωτής βοσνίων» θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανακάλυψη πολλών νέων τύπων ασυνήθιστου υλικού κατασκευασμένου από συμπυκνωμένη ύλη.
Τα φερμιόνια και τα μποζόνια είναι δύο ταξινομήσεις υποατομικών σωματιδίων. Τα δύο είναι θεμελιωδώς διαφορετικά μεταξύ τους στον τρόπο που περιστρέφονται και σχετίζονται μεταξύ τους.
Επειδή σχηματίζουν άτομα, τα φερμιόνια όπως τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια θεωρούνται συχνά θεμελιώδεις μονάδες της ύλης. Διακρίνονται από τις ημιακέραιες περιστροφές τους. Είναι αδύνατο δύο πανομοιότυπα φερμιόνια να μοιράζονται τον ίδιο χώρο ταυτόχρονα.
Από την άλλη πλευρά, τα μποζόνια πιστεύεται ότι είναι η ουσία του σύμπαντος και συνδέουν τις θεμελιώδεις δυνάμεις της ύπαρξης. Μεταφέρουν δύναμη, παρόμοια με τα φωτόνια ή τα πακέτα φωτός. Τα ακέραια σπιν αυτών των σωματιδίων επιτρέπουν την ταυτόχρονη ύπαρξη μεγάλου αριθμού μποζονίων.
Ο Chenhao Jin, ένας φυσικός συμπυκνωμένης ύλης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα, είναι ο κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Τα μποζόνια μπορούν να καταλαμβάνουν το ίδιο ενεργειακό επίπεδο. Οι Fermions δεν τους αρέσει να μένουν μαζί», είπε. Αυτές οι ενέργειες συνεργάζονται για να δημιουργήσουν τον κόσμο που γνωρίζουμε.
Ωστόσο, δύο φερμιόνια μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν ένα μποζόνιο σε μια συγκεκριμένη κατάσταση: όταν ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο συνδέεται με μια θετικά φορτισμένη "τρύπα" σε ένα άλλο φερμιόνιο, το μποζόνιο που προκύπτει είναι γνωστό ως "εξίτον".
Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα μοτίβο moiré τοποθετώντας ένα κλουβί δισουλφιδίου βολφραμίου πάνω από ένα κλουβί δισελενιδίου βολφραμίου για να δουν πώς τα εξιτόνια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Στη συνέχεια πέρασαν μια ισχυρή δέσμη φωτός μέσα από τα κλουβιά, χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται «σύντηξη φωτός».
Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται «φασματοσκοπία ανιχνευτή αντλίας» για να εκπέμψει μια ισχυρή δέσμη φωτός μέσα από τα πλέγματα. Αυτές οι συνθήκες έκαναν τα εξιτόνια να συσκευαστούν σφιχτά με αδιαπέραστο τρόπο, με αποτέλεσμα μια νέα συμμετρική κρυσταλλική μορφή με ουδέτερο φορτίο γνωστό ως ο συσχετιζόμενος μονωτής μποζονίου.
Σύμφωνα με τον Jin, παραδοσιακά οι περισσότερες έρευνες έχουν αφιερωθεί στην κατανόηση του τι συμβαίνει όταν συνδυάζονται πολλά φερμιόνια. Η βασική ιδέα πίσω από την έρευνά μας ήταν να δημιουργήσουμε πρώτα ένα νέο υλικό από αλληλεπιδρώντα μποζόνια.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η νέα μορφή ύλης δεν έχει παραχθεί ποτέ πριν σε ένα σύστημα «πραγματικής» ύλης, σε αντίθεση με τα συνθετικά συστήματα, και προσφέρει νέες ιδέες για τη συμπεριφορά των μποζονίων. Επιπλέον, οι τεχνικές που χρησιμοποιούν οι ερευνητές για να προσδιορίσουν αυτή τη νέα μορφή ύλης θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη νέων μποζονικών υλικών.
Jin, γνωρίζουμε τις μοναδικές ιδιότητες των διαφόρων υλικών. Ένας από τους στόχους της φυσικής της συμπυκνωμένης ύλης είναι να κατανοήσει τις αιτίες αυτών των πολύπλοκων ιδιοτήτων και να ανακαλύψει στρατηγικές για την αύξηση της προβλεψιμότητας αυτών των συμπεριφορών. Είναι με τη μορφή δηλώσεων.
Πηγή: livescience.com/physics-mathematics
📩 23/06/2023 12:52