|  | 12 декабря 2017 | Новости науки и техники

Ученым удалось впервые изучить экситониум, экзотическую форму материи, существовавшую ранее только в теории

Экситониум


Ученым-физикам из университета Иллинойса (University of Illinois) удалось обнаружить и изучить новую форму материи, которая называется экситониум (excitonium). Эта форма представляет собой конденсат из квазичастиц, экситонов, и эта форма материи существовала только в теории на протяжении почти 50 лет, несмотря на то, что ученым периодически удавалось получать в своих экспериментах некоторые намеки, указывающие на ее существование. И только недавно исследователям из Иллинойса, наконец, удалось получить неоспоримые доказательства существования экситониума.

Законы физики, действующие на квантовом уровне, кардинально отличаются от законов обычной физики, действующей на макро-уровне. Своего рода связующим звеном между этими двумя физиками является так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, скопление частиц или квазичастиц, которые объединяются, синхронизируют свое поведение и начинают вести себя, словно одна большая частица или квазичастица.

Экситоны - это вид квазичастиц, которые возникают внутри полупроводниковых материалов. Когда электрон, находящийся на краю валентной зоны, пересекает запрещенную зону и попадает в зону проводимости, он оставляет за собой пустое место, электронную дырку. Эта дырка является квазичастицей, носителем положительного электрического заряда. Иногда положительно заряженная дырка и отрицательно заряженный электрон притягиваются друг к другу и соединяются, образуя новую квазичастицу, называемую экситоном.

Как и у других частиц и квазичастиц, у экситона имеется "базовое квантовое состояние". Находящиеся в этом состоянии экситоны могут скапливаться и формировать экситониум, необычную форму материи, которая до последнего времени была чисто теоретическим понятием.

Экситониум #2


"Понятие экситониума было введено в обиход в 1960-х годах Бертраном Халперином (Bert Halperin), теоретическим физиком из Гарварда. И, начиная с того момента физики-экспериментаторы пытались найти доказательства существования этой формы материи" - рассказывает Питер Аббэмонте (Peter Abbamonte), ведущий исследователь, - "Ученые много спорили о свойствах этого вида материи, одни считали, что экситониум является изолятором, другие - сверхпроводником, обладающим, к тому же, свойствами сверхтекучей жидкости. И самым интересным является то, что сторонники таких кардинально противоположных мнений имели достаточно веские экспериментальные доказательства своей правоты".

Ученые из Иллинойса производили наблюдения при помощи метода M-EELS (momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy), который реализуется при помощи комбинации различных научных инструментов и который позволяет измерить уровень коллективного возбуждения экситонов вне зависимости от их импульса. Объектом исследований был материал из вида переходных дихалькогенидов, диселенид титана (1T-TiSe2), охлажденный до 190 Келвинов (-83 градуса Цельсия).

Температура охлаждения материала лежала очень близко к критической точке, когда материал переходит в так называемую "мягкую плазмонную фазу", которая существует только в очень узком температурном диапазоне и которую никто еще не видел ранее. Перед самым моментом перехода в эту фазу исследователи отметили возникновение в нем скоплений и уплотнений экситонов, что и стало доказательством существования экситониума.

К сожалению, в настоящее время невозможно разработать практические технологии, в которых будет использованы необычные свойства экситониума. Однако, по мнению ученых, сделанное ими открытие позволит пролить свет на некоторые из особенностей и странностей мира квантовой физики.




Ключевые слова:
Экситон, Полупроводник, Электрон, Дырка, Квазичастица, Экситониум, Форма, Материя

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Сверхкороткие импульсы света позволили ученым увидеть процесс возникновения ...
  • Ученые сыграли в "квантовый бильярд" при помощи материи и света
  • Впервые в истории науки конденсат Бозе-Эйнштейна был получен при комнатной ...
  • Неуловимые квазичастицы, майорановские фермионы, скрываются внутри холодных ...
  • Созданы первые связанные на квантовом уровне атомы-близнецы.




  • 12 декабря 2017 12:00
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 4242
    в настоящее время невозможно разработать практические технологии

    Интересно, почему? Охладить до заданной температуры, зафиксировать с нужной точностью, и - использовать, использовать и еще раз использовать -)))


    --------------------
        
    14 декабря 2017 12:04
    #2 Написал: gen_sec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 241
    FomaNeverujuwij,
    я так думаю, что банально, просто свойства не изучены, по етому и никто не возьмется даже на вскидочку что либо предполагать( хотя хрен их знает, етих высоколобых))))их бывает так заносит, что не знаешь что и думать)))
        
    18 декабря 2017 12:17
    #3 Написал: kentaurus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Осталось только найти квази частицу вибран а там и вибраниум не за горами
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.