Vedci pravdepodobne objavili novú kvantovú časticu, a to celkom náhodou

Každý vie, že kovy a izolátory sú odlišné podľa definície. Vedcom z Princetonskej univerzity sa ale podarilo (a celkom náhodou) zaznamenať neobvyklé kvantové správanie v izolátore, o ktorom sa predtým myslelo, že je možné iba v kovoch. Tento objav naznačuje, že existuje úplne nový typ kvantovej častice nazývaný neutrálny fermión.

Staré postuláty a nové skutočnosti

Každý vie, že kovy sú vynikajúcimi vodičmi elektrického náboja, ale dielektrika nie.

Na molekulárnej úrovni sa tento postulát scvrkáva na skutočnosť, že v kovoch sa elektróny pohybujú celkom voľne pozdĺž kryštalickej mriežky. V izolátoroch elektróny atómov „sedia dosť prísne“ na svojich obežných dráhach, a preto majú vysoký odpor.

Takže vo forme vedľajšieho účinku dobrej vodivosti kovov možno pozorovať efekt nazývaný kvantové oscilácie. Ak je kov silne ochladený a vystavený silnému magnetickému poľu, potom sú elektróny schopné prejsť do kvantového stavu, čo vyvoláva výkyvy rezistivity materiálu.

Takýto účinok však predtým nebol pozorovaný u izolátorov kvôli nie veľmi dobrej schopnosti pohybov elektrónov. Ako však ukázala nová štúdia vedcov z Princetonskej univerzity, účinok kvantovej oscilácie je prítomný aj u izolátorov.

Nový výskum a náhodné objavy

Vo svojom najnovšom experimente vedci pracovali s volfrámovým ditelluridom, ktorý v hmote sám fúka ako kov, ale keď je zostavený do dvojrozmernej formy, ako je grafén, prevedie sa na izolátor.

Takže pri ďalšom meraní rezistivity jednovrstvového materiálu v magnetickom poli boli vedci prekvapení, keď zistili, že začal oscilovať. Ako S. Wu (zodpovedný za výskum), objav tohto efektu bol úplne prekvapením a zmätený pre vedcov.

Pozorovaný jav nebolo možné vysvetliť žiadnou z existujúcich teórií, preto vedci predložili svoju vlastnú verziu toho, čo sa deje. Podľa ich verzie to nie sú samotné elektróny, ktoré vibrujú v izolátore, ale s najväčšou pravdepodobnosťou môžu vzniknúť silné interakcie vďaka novým kvantovým časticiam.

Pretože izolátory blokujú nerušený pohyb nabitých častíc, ako sú elektróny, musia mať nové častice, ktoré spôsobujú kvantové oscilácie, neutrálny náboj.

Tieto hypotetické neutrálne fermióny by potom mohli vykazovať pozorované kvantové oscilácie.

Pokiaľ je teda predpoklad vedcov správny, podarilo sa im objaviť zásadne novú formu kvantovej hmoty, ktorá je ukrytá v izolátoroch.

Na potvrdenie hypotézy vedcov je potrebné vykonať veľa výskumov, v priebehu ktorých sa stane konečne je jasné, či neutrálne fermióny skutočne existujú, alebo či existuje ďalšie vysvetlenie pre objavené látky zvláštnosti.

Vedci zdieľali výsledky svojho výskumu na stránkach časopisu Nature. Ak sa vám materiál páčil, potom ho ohodnoťte a nezabudnite sa prihlásiť na odber. Ďakujem za tvoju pozornosť!