Forskere oppdaget sannsynligvis en ny kvantepartikkel, og ganske ved et uhell

Alle vet at metaller og isolatorer per definisjon er forskjellige. Men forskere fra Princeton University klarte (og ganske ved et uhell) å registrere uvanlig kvanteoppførsel i en isolator, som man tidligere kun antok var mulig i metaller. Denne oppdagelsen antyder at det er en helt ny type kvantepartikkel som kalles en nøytral fermion.

Gamle postulater og nye virkeligheter

Alle vet at metaller er utmerkede ledere med elektrisk ladning, men ikke dielektrikum.

På molekylært nivå koker dette postulatet ned til det faktum at elektroner beveger seg ganske fritt langs krystallgitteret i metaller. I isolatorer sitter elektronene til atomene "ganske stivt" i banene sine, og har følgelig høy motstand.

Så, i form av en bivirkning av god ledningsevne i metaller, kan man observere en effekt som kalles kvantesvingninger. Hvis metallet er sterkt avkjølt og utsatt for et sterkt magnetfelt, er elektronene i stand til å gå i en kvantetilstand, noe som provoserer svingninger i materialets resistivitet.

Imidlertid ble en slik effekt ikke tidligere observert i isolatorer på grunn av elektroners ikke veldig gode evne til å bevege seg. Men som en ny studie av forskere ved Princeton University har vist, er effekten av kvantesvingning også til stede i isolatorer.

Ny forskning og utilsiktet oppdagelse

I det siste eksperimentet jobbet forskerne med wolframditellurid, som i massen blåser seg selv som et metall, men konverterer til en isolator når den samles til en todimensjonal form som grafen.

Så med neste måling av resistiviteten til et enkeltlagsmateriale i et magnetfelt, ble forskere overrasket over å finne at det begynte å svinge. Som S. Wu (ansvarlig for forskning), oppdagelsen av denne effekten kom som en fullstendig overraskelse og forvirret forskere.

Det observerte fenomenet kunne ikke forklares med noen av de eksisterende teoriene, så forskere la frem sin egen versjon av det som skjer. I følge deres versjon er det ikke elektronene selv som vibrerer i isolatoren, men mest sannsynlig kan sterke interaksjoner dannes på grunn av nye kvantepartikler.

Siden isolatorer blokkerer uhindret bevegelse av ladede partikler som elektroner, må nye partikler som forårsaker kvantesvingninger ha en nøytral ladning.

Disse hypotetiske nøytrale fermionene kunne da utvise de observerte kvantesvingninger.

Så hvis antagelsen fra forskere er riktig, klarte de å oppdage en fundamentalt ny form for kvantemateriale, som er skjult i isolatorer.

For å bekrefte hypotesen om forskere, er det nødvendig å utføre mye forskning, i løpet av hvilken det vil bli det er endelig klart om nøytrale fermioner virkelig eksisterer, eller om det er en annen forklaring på det oppdagede rariteter.

Forskere har delt resultatene av forskningen på sidene i tidsskriftet Nature. Hvis du likte materialet, så vurder det og ikke glem å abonnere. Takk for din oppmerksomhet!