Исследования

Ученые совершили открытие, имеющее, по словам специалистов, «космическое значение»

Группа ученых из Великобритании, Голландии и США совершила открытие, имеющее, по словам специалистов, «космическое значение». Как сообщают исследователи, им удалось доказать существование новой формы материи, «экситония», о существовании которого физики подозревали на протяжении без малого пятидесяти лет.

 

Физики смогли доказать существование экситония — формы материи, первые теории о которой появились еще в прошлом веке. Научное исследование, над которым работали ученые из Калифорнийского университета в Беркли, Университета Иллинойса и Амстердамского университета, опубликовано в журнале Science — сообщает портал Republic.ru.

 

Экситоний — это конденсат, проявляющий макроскопические квантовые явления. Например, он может быть суперпроводником, быть в сверхтекучем состоянии или в качестве изолирующего электронного кристалла. Новая форма материи состоит из экситонов — частиц, которые формируются при квантомеханическом соединении.

Когда электрон переходит на новый энергетический уровень, то после себя он оставляет дыру. Она ведет себя так, как будто это частица с положительным зарядом, притягивающая высвобожденный электрон. Когда электрон с отрицательным зарядом соединяется с дырой, то образуется бозон — экситоний

Существование загадочной формы материи, которая называется тетракварки, идентифицировали сразу две группы физиков. После чего американские ученые подтвердили существование вещества экситония, которое является конденсатом экситонов — связанных друг с другом электронов и «дырок», передает «Новое время».

Примечательно, что впервые существование новой формы материи было предсказано почти 50 лет назад.

Отмечается, что экситоний – это довольно экзотический конденсат, который проявляет макроскопические квантовые явления, такие как сверхпроводимость или сверхтекучесть. Он состоит из экситонов, частиц, которые образованы из маловероятного слияния эвакуированного электрона и дыры, которую он оставляет. Дыра при этом ведет себя как заряженная частица.

В своих экспериментах на нелегированных кристаллах диселенида титана исследователи из университета Иллинойса смогли наблюдать и сам материал, и его предшествующую мягкую плазмонную фазу, которая доказывает существование экситония. Фаза предшественника возникает, когда материал приближается к своей критической температуре.

В собственных экспериментах на нелегированных кристаллах диселенида титана ученые из университета Иллинойса смогли наблюдать ак сам материал, так и его предыдущую мягкую плазмонную фазу, доказывающую существование экситония. Эти частицы напоминают бозоны — частицы, огромное количество которых может находиться в одном квантовом состоянии. Данная «дырка» может рассматриваться как частица с положительным зарядом, связанная с электроном, ушедшим в зону проводимости. При очень низких температурах данные бозоны, подобно атомам гелия-4, собираются в одном состоянии с меньшей энергией, тем самым формируя конденсат Бозе-Эйнштейна. В такой системе квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне, что приводит, например, к возникновению сверхтекучести.

Существование экситония группа интернациональных ученых доказали с помощью модифицированной спектроскопии характеристических потерь энергии электронами (EELS).

Но сейчас, вооружившись высокочувствительными приборами, физики смогли в первый раз измерить общее возбуждение низкоэнергетических бозонных частиц (пары «электрон-дырка»), какими бы слабыми не были их импульсы. В процессе опыта, организованного учёными, кристаллы диселенида титана охлаждались до температуры 190 кельвинов, либо минус 83 градуса Цельсия.

Экситоний представляет собой конденсат, который проявляет макроскопические квантовые явления, такие как сверхпроводимость либо сверхтекучесть.

Этот материал состоит из частиц похожих бозонам, которые позволяют материи проявлять свойства сверхжидкости, сверхпроводника и даже изолирующего электронного кристалла. Только сейчас физики доказали ее настоящее существование. При охлаждении кристаллов диселенида титана до температуры -83 градуса Цельсия, в них можно было увидеть плазменную фазу, которая является предшественницей новоиспеченной материи — экситония.

Учёные отмечают, что результат удалось воспроизвести пятикратно, так что об открытии новейшей формы материи можно говорить довольно уверенно. Теоретики спорят, будет ли это изолятор, оптимальный проводник, либо сверхтекучая жидкость — с некоторыми убедительными аргументами со всех сторон. Ее открыли физики из Университета штата Иллинойс, информирует журнал Science.

Источник

Показать больше
Яндекс.Метрика