Vedcom sa podarilo vytvoriť exotický materiál: Skladá sa z bozónov
Autorom štúdie sa podarilo vytvoriť materiál z interagujúcich bozónov a popísť jeho zvláštne vlastnosti.
Výskumníci z University of California, Santa Barbara zistili, že ak na mriežku, plochú sekciu uniformných buniek, umiestnime ďalšiu, ktorú mierne otočíme, môžeme dodať materiálu zaujímavé vlastnosti. Takéto usporiadanie mriežok, ktoré sa nazýva moiré, skúmali vedci pri diselenide a disulfide volfrámu.
Podarilo sa im objaviť nové skupenstvo hmoty, ktoré nazývajú bozonický korelovaný izolant. Vo svojej novej štúdii tento materiál predstavili a vysvetlili, že je to po prvýkrát, čo sa toto skupenstvo podarilo vytvoriť v reálnej, a nie syntetickej hmote. Jedinečný materiál, ktorý vo svojej práci predstavili je mimoriadne usporiadaný kryštál zložený z excitónov, bozonických častíc.
„Vedci vynaložili veľké úsilie na to, aby zistili, čo sa stane keď máte pri sebe veľa fermiónov. V rámci našej práce sa nám podarilo vytvoriť nový materiál z interagujúcich bozónov,“ vysvetlil vedúci výskumu Chenhao Jin.
Subatomárne častice sa delia do dvoch širších typov, na fermióny a bozóny. Najväčší rozdiel je v ich správaní. Bozóny dokážu existovať v rovnakej energetickej hladine, pričom fermiónom sa nepáči existovať pri sebe. Tieto dva typy častíc však vytvárajú vesmír ako ho poznáme. Fermióny, ako napríklad elektrón, sú najznámejšie aj vďaka tomu že sú stabilné a interagujú cez elektrostatickú silu.
Bozóny, napríklad fotóny, nedokážu vedci až tak jednoducho vytvoriť alebo s nimi inak manipulovať. Tieto častice spolu neinteragujú a považujú sa za prchavé. Rozdiely medzi týmito časticami ležia v ich spinoch. Fermióny majú polovičné spiny, napríklad 1/2 alebo 3/2, zatiaľ čo bozóny majú celé spiny, teda 1, 2 a ďalej. Excitón je skupenstvo, v rámci ktorého je negatívne nabitý elektrón viazaný na kladne nabitú „dieru“, ktorá je iný fermión. Dva polovičné spiny vytvoria celý a vzniká tým bozonická častica.
Nový materiál
V rámci novej štúdie vedci odhalili excitóny tak, že vytvorili vrstvu dvoch mriežok a cez ňu zasvietili silné svetlá. Kombinácia častíc, elektrónov z disulfidu volfrámu a dier z diselenidu volfrámu, plus svetlo, vytvorili vhodné prostredie na interakciu medzi excitónmi. Vedcom zároveň umožnili skúmať správanie týchto častíc.
Neprehliadnite
„Keď excitóny dosiahli určitú hustotu, už sa nemohli ďalej hýbať. Vďaka silným interakciám sa tieto častice pri určitej hustote premenili na kryštalické skupenstvo a ich imobilita vytvorila izolujúci efekt,“ tvrdí Jin.
Inými slovami, autori štúdie objavili koreláciu, ktorá dohnala bozóny k mimoriadne usporiadanému skupenstvu. Pri mimoriadne nízkych teplotách bozóny vytvárajú kondenzát, no v tejto sústave vznikla organizovaná a symetrická pevná látka, ktorá je zároveň neutrálnym izolantom.
Autori štúdie tvrdia, že ich práca umožní nielen výskum bozonických častíc, no mohla by viesť aj k novému odvetviu bozonických materiálov. Niektoré materiály sa vyznačujú bizarnými vlastnosťami a pochopenie ich vlastností je jedným z hlavných cieľov odvetvia fyziky kondenzovanej hmoty. Ak vedci tieto vlastnosti pochopia, v budúcnosti by mohli nájsť spôsob ako sa ku nim dostať o niečo spoľahlivejšie.
Komentáre