Физики доказали существование новой формы материи — экситония

Экситоний демонстрирует сверхжидкие свойства, может выступать в качестве сверхпроводника и даже изолирующего электронного кристалла
Источник: futurism.com

Десятки лет тому назад ученые предположили, что в теории существует некий материал, который прозвали «экситонием». Предположить предположили, но доказать так и не смогли. И вот спустя почти полвека эта история получила развитие. Недавно исследователи из Университета штата Иллинойс официально объявили об открытии новой формы материи, пишет Futurism.

Знакомьтесь, экситоний

Экситоний
Художественное изображение экситония, фото: phys.org/ Peter Abbamonte, U. of I. Department of Physics and Frederick Seitz Materials Research Laboratory

Экситоний состоит из частиц вроде бозонов — частиц с целым значением спина. Это позволяет новому материалу демонстрировать сверхжидкие свойства, выступать в качестве сверхпроводника и даже изолирующего электронного кристалла — такой вот необычный этот экситоний. Профессор физики Питер Аббамонт со своей командой работал над доказательной базой вместе с коллегами из Калифорнийского университета, Беркли и Амстердамского университета. Группа ученых трудилась не только над поиском доказательств, но и над изучением своего открытия. Материал о достижении исследователей был опубликован в издании Science.

Новая материя — это конденсат, состоящий из экситонов. Последние образуются в результате объединения электронов и «дырок», которые оставляют после себя другие квазичастицы. Осуществляется это мудреное квантово-механическое соединение следующим образом: в полупроводниках электроны на грани одного энергетического уровня атома при возбуждении могут переходить на другой энергетический уровень, после чего оставляют после себя ту самую «дырку». Эта квазичастица действует как положительно заряженная, притягивая к себе отрицательно заряженный электрон, который от нее ускользнул.

Для того чтобы доказать существование экситонов, ученые изучали кристаллы с примесью диэлкогенидом титана (1T-TiSe2). И для пущей уверенности исследователи проворачивали один и тот же эксперимент пять раз.

Тайны квантовой механики: найти и доказать

Доказать всем, что экситоний есть, раньше было проблематично банально из-за отсутствия необходимых инструментов. К счастью, сейчас дело обстоит лучше — в рукавах ученых припрятано немалое количество хитроумных и высокотехнологичных устройств. Физики воспользовались технологией, которая позволила впервые измерить совместное возбуждение низкоэнергетических бозонных частиц (те самые парочки «электрон-„дырка“»), вне зависимости от силы их импульсов.

Физики доказали существование новой формы материи — экситоний
Профессор физики Питер Аббамонт обсуждает открытие с соавторами, фото: phys.org/ L. Brian Stauffer, University of Illinois at Urbana-Champaign

Запутанная история с экситонием началась в 1960-х годах: именно тогда был придуман сам термин. С 1970-х физики неустанно публиковали «доказательства» его существования, однако на деле ворох научных трудов точку в вопросе поставить не смог, как и убедить или разубедить в чем-либо научное сообщество. Но все тайное однажды становится явным, в этом случае потребовалось почти полвека. Однако это еще не конец удивительной истории: теперь ученые возьмутся за скрупулезное изучение свежедоказанного материала, обладающего невероятным потенциалом. О том, что это открытие принесет, мы, наверное, узнаем уже совсем скоро.

Поделиться:
Курс бел. рубля 25.06.2019
Нал. (банки Минска)
покупкапродажа
$12.08702.0910
12.34002.3430
p1003.23303.2400
Б/нал. (НБРБ)
$12.0352
12.3169
p1003.2365