Fiziķi atklāj kaitinošus mājienus par 'fundamentāli jaunu kvantu matērijas formu'

(Kai Fu Prinstonas Universitātes Wu laboratorijai)

Metāli un izolatori ir fizikas iņ un jaņ, to attiecīgās materiāla īpašības stingri nosaka to elektronu kustīgums - metāliem elektroni jāvada brīvi, savukārt izolatori tos notur vietā.

Tātad, kad fiziķi no Prinstonas Universitātes ASV atklāja metālu kvantu dīvainību, kas atsitās apkārt izolējošā savienojuma iekšpusē, viņi zaudēja skaidrojumu.

Mums būs jāgaida turpmākie pētījumi, lai precīzi noskaidrotu, kas notiek. Bet viena vilinoša iespēja ir tāda, ka darbojas iepriekš neredzēta daļiņa, kas ir neitrāla elektronu uzvedība. Viņi to sauc par 'neitrālu'. fermions '.



'Tas bija pilnīgs pārsteigums,' saka fiziķis Sanfengs Vu no Prinstonas universitātes ASV.

'Mēs sev jautājām: 'Kas šeit notiek?' Mēs to vēl pilnībā nesaprotam.

Atklājuma centrā esošā parādība ir kvantu svārstības . Kā norāda termins, tas ietver brīvi kustīgu daļiņu šūpošanos uz priekšu un atpakaļ noteiktos eksperimenta apstākļos.

Lai iegūtu nedaudz tehniskāku, svārstības rodas, kad materiāls tiek atdzesēts līdz līmenim, kurā kvantu uzvedība vieglāk dominē un tiek pielietots un mainīts magnētiskais lauks.

Magnētiskā lauka pagriešana uz augšu un uz leju izraisa nepiesaistītu lādētu daļiņu, piemēram, elektronu, slīdēšanu starp enerģijas joslām, ko dēvē par Landau līmeņiem.

Tas ir paņēmiens, ko parasti izmanto, lai pētītu atomu ainavu, ko materiālā aizņem elektroni, īpaši tajos, kuriem ir metāla īpašības.

Tiek uzskatīts, ka izolatori ir pavisam cita zivju tējkanna. Tā kā elektroni izpilda stingrus rīkojumus palikt mājās, kvantu svārstības nav jēgas. Vismaz tiem nevajadzētu būt.

Komanda paskatījās volframa ditelurīds , kas ir dīvains pusmetāls, kas iegūst izolatora īpašības, peldoties magnētiskajā laukā, un bija pārsteigts, redzot kvantu svārstības.

Neskatoties uz šoku, viņiem ir dažas domas par to, kas varētu notikt. Lai gan plūstošs lādiņš padarītu šo izolatoru par vadītāju (kas ir paradokss), neitrālu daļiņu 'plūsma' atbilstu izolatoram un kvantu oscilatoram, kas ir saprātīgāk.

'Mūsu eksperimentālie rezultāti ir pretrunā ar visām esošajām teorijām, kuru pamatā ir uzlāde fermions , bet to var izskaidrot ar lādiņa neitrālu fermionu klātbūtni, piebilst kolēģis Pengjie Wang.

Vienīgā problēma ir tā patiesi neitrāli fermioni nedrīkst pastāvēt, saskaņā ar Standarta modelis Daļiņu fizika.

Fermioni ir daļiņas, kas līdzinās matērijas “Lego blokiem”, savukārt cita veida pamata daļiņas ir bozoni - lādiņu nesošās daļiņas.

Patiesi neitrāla daļiņa ir arī sava antidaļiņa – un to mēs esam redzējuši bozonos, bet nekad fermionos.

Tātad patiesi neitrāla fermiona atrašana, iespējams, pārrakstītu mūsu izpratni par fiziku, taču pētnieki domā, ka tas šeit nenotiek - tā vietā viņi domā, ka tas, ko viņi ir atklājuši, ir vairākneitrāla kvazidaļiņa, kas ir hibrīda daļiņu kvantu tips.

Lai saprastu, ko a kvazidaļiņa ir, iedomājieties daļiņu fiziku kā mūzikas pētījumu.

Pamatdaļiņas, piemēram, kvarki un elektroni, ir atsevišķi instrumenti. Tie veido pamatu dažādām lielākām daļiņām, sākot no trīsdaļīgām rokgrupām, piemēram, protoniem, vai simfonijām, piemēram, veseliem atomi.

Grupas, kas spēlē sinhroni uz pretējām skatuvēm, var pat tikt uzskatītas par vienu notikumu – kvazidaļiņu, kas visiem nolūkiem spēlē kā viens.

Kvantu dīvainības var izsmērēt elektronu īpašības tādā veidā, kas rada to lādiņa daļas visā telpā. Citiem vārdiem sakot, daži elektroni kvazdaļiņas nesīs dažus elektrona bitus, patīk tā vērpšana , bet ne tā lādiņu, efektīvi radot neitrālu sevis versiju.

Precīzi kāda kvazidaļiņu garša šeit darbojas (ja tāda ir), vēl nav noskaidrota, taču pētnieki to raksturo kā pilnīgi jaunu teritoriju ne tikai eksperimentos, bet arī teorētiski.

'Ja mūsu interpretācijas ir pareizas, mēs redzam pilnīgi jaunu kvantu matērijas formu.' saka Wu.

'Tagad mēs iztēlojamies pilnīgi jaunu kvantu pasauli, kas paslēpta izolatoros. Iespējams, ka pēdējo desmitgažu laikā mēs vienkārši palaidām garām tos identificēt.

Neitrālajiem fermioniem ir potenciāla loma kvantu ierīču stabilitātes uzlabošanā, tāpēc pierādījumu atrašana par vienu šeit būtu vairāk nekā akadēmiska zinātkāre ar daudzsološu praktisku pielietojumu.

Vēl ir agrīnas dienas. Bet tik daudz atklājumu zinātnē ir radušies no šiem mūžīgajiem vārdiem: 'Kas šeit notiek?'

Šis pētījums tika publicēts Daba .

Populārākas Kategorijas: Skaidrotājs , Tech , Viedoklis , Fizika , Daba , Veselība , Cilvēkiem , Neklasificēts , Telpa , Vidi ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.