Znanstvenici su vjerojatno otkrili novu kvantnu česticu i to sasvim slučajno

Svi znaju da su metali i izolatori različiti po definiciji. No, znanstvenici sa Sveučilišta Princeton uspjeli su (i sasvim slučajno) zabilježiti neobično kvantno ponašanje u izolatoru, za koje se prije smatralo da je moguće samo u metalima. Ovo otkriće sugerira da postoji potpuno nova vrsta kvantnih čestica koja se naziva neutralni fermion.

Stari postulati i nove stvarnosti

Svi znaju da su metali izvrsni vodiči električnog naboja, ali dielektrici nisu.

Na molekularnoj razini, ovaj se postulat svodi na činjenicu da se u metalima elektroni prilično slobodno kreću duž kristalne rešetke. U izolatorima elektroni atoma "prilično kruto" sjede u svojim orbitama i, prema tome, imaju veliki otpor.

Dakle, u obliku nuspojave dobre vodljivosti u metalima može se primijetiti učinak zvan kvantne oscilacije. Ako se metal jako ohladi i izloži jakom magnetskom polju, tada elektroni mogu prijeći u kvantno stanje, što izaziva fluktuacije otpornosti materijala.

Međutim, takav učinak ranije nije primijećen kod izolatora zbog ne baš dobre sposobnosti elektrona da se kreću. No, kako je pokazala nova studija znanstvenika sa Sveučilišta Princeton, učinak kvantnih oscilacija prisutan je i na izolatorima.

Novo istraživanje i slučajno otkriće

U svom najnovijem eksperimentu znanstvenici su radili s volframovim ditelluridom, koji u masi puše poput metala, ali se pretvara u izolator kad se sastavi u dvodimenzionalni oblik, poput grafena.

Tako su sljedećim mjerenjem otpornosti jednoslojnog materijala u magnetskom polju znanstvenici bili iznenađeni kad su ustanovili da je počeo oscilirati. Kako je S. Wu (zadužen za istraživanje), otkriće ovog učinka bilo je potpuno iznenađenje i zbunilo znanstvenike.

Promatrani fenomen ne može se objasniti niti jednom od postojećih teorija, pa su znanstvenici iznijeli vlastitu verziju onoga što se događa. Prema njihovoj verziji, elektroni sami ne titraju u izolatoru, ali najvjerojatnije se mogu stvoriti jake interakcije zbog novih kvantnih čestica.

Budući da izolatori blokiraju nesmetano kretanje nabijenih čestica poput elektrona, nove čestice koje uzrokuju kvantne oscilacije moraju imati neutralni naboj.

Ti bi hipotetički neutralni fermioni tada mogli pokazivati ​​promatrane kvantne oscilacije.

Dakle, ako je pretpostavka znanstvenika točna, onda su uspjeli otkriti temeljno novi oblik kvantne materije, koji se krije u izolatorima.

Da bi se potvrdila hipoteza znanstvenika, potrebno je provesti puno istraživanja, tijekom kojih će postati napokon je jasno postoje li neutralni fermioni doista ili postoji drugo objašnjenje za otkriveni neobičnosti.

Znanstvenici su rezultate svojih istraživanja podijelili na stranicama časopisa Nature. Ako vam se svidio materijal, ocijenite ga i ne zaboravite se pretplatiti. Hvala na pažnji!