Ученые открыли новое состояние материи: надплотный кристалл, собранный из субатомных квазичастиц

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре совершили революционное научное открытие – они открыли новое состояние материи, используя свойства субатомных квазичастиц. Это достижение стало возможным благодаря прохождению интенсивного луча света через два химических соединения, что привело к созданию чрезвычайного материала, известного как "бозонный коррелированный изолятор".

В области физики элементарных частиц субатомные частицы можно разделить на две группы: фермионы и бозоны. Эти частицы отличаются своими спинами и характеристиками взаимодействия. Фермионы, такие как кварки и электроны, служат строительными блоками материи, образуя атомы. Они имеют полуцелый спин.

Кроме того, бозоны действуют как переносчики взаимодействия, и их часто называют клеем, связывающим фундаментальные силы природы. Фотоны, например, являются хорошо известным примером бозонов. В отличие от фермионов бозоны имеют целочисленные спины и могут одновременно находиться в одной точке пространства.

Как удалось создать новое состояние вещества

Следует отметить, что в определенных сценариях два фермиона могут объединяться, образуя бозон. Когда отрицательно заряженный электрон соединяется с положительно заряженной "дырой" (квазичастицей), они создают экситон, являющийся бозонной квазичастицей.

Используя это явление, американские ученые решили исследовать поведение экситонов, наложив решетку вольфрама дисульфида на аналогичную решетку диселенида вольфрама, в результате чего образовался узор, известный как муар. Облучая обе решетки мощным пучком света, ученые смогли индуцировать активные столкновения между экситонами, что в конечном счете привело к появлению нового кристалловидного вещества с нейтральным зарядом – бозонного коррелированного изолятора.

Это достижение особенно важно, поскольку оно знаменует собой первый случай создания этого нового состояния материи с помощью системы, состоящей из "реальной" материи, а не синтетической конструкции. Открытие дает ценное понимание поведения бозонов, открывая новые пути разработки инновационных бозонных материалов.

Почему это важно

Последствия этого прорыва выходят за рамки фундаментальных исследований. Обнаруженная способность собирать субатомные квазичастицы в надплотные кристаллы может иметь далеко идущие последствия в различных отраслях, в частности в материаловедении и квантовой физике. Эти достижения могут потенциально революционизировать дизайн и разработку новых материалов с уникальными свойствами и применениями.

Поскольку ученые продолжают исследовать и понимать характеристики и поведение этого нового состояния материи, научное сообщество с нетерпением ожидает дальнейших прорывов и потенциала для трансформационных применений в скором будущем.