Vědci pravděpodobně objevili novou kvantovou částici, a to zcela náhodou

Každý ví, že kovy a izolátory se liší podle definice. Vědcům z Princetonské univerzity se ale podařilo (a zcela náhodou) zaznamenat neobvyklé kvantové chování v izolátoru, o kterém se dříve myslelo, že je možné pouze u kovů. Tento objev naznačuje, že existuje zcela nový typ kvantové částice nazývaný neutrální fermion.

Staré postuláty a nové reality

Každý ví, že kovy jsou vynikajícími vodiči elektrického náboje, ale dielektrika ne.

Na molekulární úrovni se tento postulát scvrkává na skutečnost, že v kovech se elektrony pohybují poměrně volně podél krystalové mřížky. V izolátorech elektrony atomů „sedí docela přísně“ na svých drahách, a proto mají vysoký odpor.

Takže ve formě vedlejšího účinku dobré vodivosti v kovech lze pozorovat účinek zvaný kvantové oscilace. Pokud je kov silně ochlazen a vystaven silnému magnetickému poli, pak jsou elektrony schopné přejít do kvantového stavu, což vyvolává fluktuace odporu materiálu.

Tento účinek však nebyl dříve pozorován u izolátorů kvůli nepříliš dobré schopnosti elektronů se pohybovat. Jak však ukázala nová studie vědců z Princetonské univerzity, účinek kvantové oscilace je přítomen také u izolátorů.

Nový výzkum a náhodné objevy

Ve svém nejnovějším experimentu vědci pracovali s ditelluridem wolframu, který v hmotě sám fouká jako kov, ale přeměňuje se na izolátor, když je sestaven do dvojrozměrné formy, jako je grafen.

Takže s dalším měřením měrného odporu jednovrstvého materiálu v magnetickém poli byli vědci překvapeni, když zjistili, že začal oscilovat. Jako S. Wu (odpovědný za výzkum), objev tohoto efektu byl úplným překvapením a zmatením vědců.

Pozorovaný jev nebylo možné vysvětlit žádnou z existujících teorií, proto vědci navrhli vlastní verzi toho, co se děje. Podle jejich verze to nejsou samotné elektrony, které vibrují v izolátoru, ale s největší pravděpodobností mohou vznikat silné interakce díky novým kvantovým částicím.

Protože izolátory blokují nerušený pohyb nabitých částic, jako jsou elektrony, musí mít nové částice, které způsobují kvantové oscilace, neutrální náboj.

Tyto hypotetické neutrální fermiony by pak mohly vykazovat pozorovatelné kvantové oscilace.

Pokud je tedy předpoklad vědců správný, podařilo se jim objevit zásadně novou formu kvantové hmoty, která je skrytá v izolátorech.

Aby se potvrdila hypotéza vědců, je nutné provést řadu výzkumů, během nichž se stane je konečně jasné, zda neutrální fermiony skutečně existují, nebo zda existuje jiné vysvětlení pro objevené zvláštnosti.

Vědci sdíleli výsledky svého výzkumu na stránkách časopisu Nature. Pokud se vám materiál líbil, pak ho ohodnoťte a nezapomeňte se přihlásit k odběru. Děkuji za pozornost!