По дефиниция металите и изолаторите са много различни, но сега физици от Принстън случайно откриват неочаквано квантово поведение в изолатор, което се смяташе за характерно за металите. Находката предполага съвсем нов тип квантови частици, които екипът нарича неутрални фермиони.
Констатациите са публикувани в списание Nature.
По електрическа проводимост повечето материали могат да бъдат разделени на проводници, изолатори и полупроводници. Всички те имат различна вътрешна структура и са способни да провеждат електрически ток по различни начини. В проводниците подвижността на носителите на заряд е по-висока, така че електроните могат свободно да се движат вътре в материала. При изолаторите е точно обратното - поради голямото съпротивление движението на електрони в такива материали е трудно.
Заради това в металите, които са проводници, можете да наблюдавате явления, които не са характерни за изолаторите, като появата на квантови осцилации (трептения). Когато са изложени на магнитно поле при много ниски температури, електроните могат да преминат в квантово състояние, което предизвиква колебания в съпротивлението на материала. Това обаче не се случва при изолаторите, тъй като подвижността на електроните в тях е много ниска.
Или поне така се смяташе досега през последните сто години. В новото изследване изследователите от Принстън за първи път случайно откриват квантови осцилации в изолатор.
В своето изследване авторите са използвали волфрамов дителурид (WTe2), материал, който проявява свойствата на проводник в триизмерна форма и се превръща в изолатор при преминаване в двуизмерна форма, която наподобява структурата на графен. Авторите са получили еднослоен дителурид, поставили са го в магнитно поле и са наблюдавали появата на квантови осцилации в него.
Съвременните теории не обясняват това явление, но изследователите изтъкват собствена хипотеза. Те предполагат, че не електроните причинят такива трептения, а по-скоро силните взаимодействия може да създават нови квантови частици, принадлежащи към класа на фермионите, които проявяват наблюдавания ефект
Според изследователите, тъй като заредените частици не могат да се движат в изолатори (в такъв случай тези материали вече няма да са изолатори), тогава квантовите трептения трябва да се предизвикват от неутрални фермиони. Физиците не са намерили кандидати за тази роля сред известните частици, така че предполагат съществуването на нова квантова частица.
Справка: Landau quantization and highly mobile fermions in an insulator
Wang, P., Yu, G., Jia, Y. et al., Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03084-9
Източник: New quantum particle may have been accidentally discovered, New Atlas
Пояснения:
Всички елементарни частици са разделени на две групи:
- взаимодействията между материалните частици се поддържат от частици, които се наричат "бозони" - в чест на индийския физик Сатиендра Нат Бозе (със спин 0, 1 и 2);
- веществото във Вселената се образува от частици - "фермиони" в чест на Енрико Ферми (с полуцяло число спин, т.е. спин-1/2, или 3/2). Повече за различните частици може да прочетете в "Елементарните частици", "Бозоните и фундаменталните взаимодействия", "Стандартният модел на елементарните частици".
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари