Главная Новости Квантовое плавление кристаллов Вигнера - задокументировано
Новости

Квантовое плавление кристаллов Вигнера - задокументировано

Поделитесь
Поделитесь

 

В 1934 году физик Юджин Вигнер сделал теоретическое предсказание, основанное на квантовой механике, которое в течение десятилетий оставалось незамеченным.

Теория подсказывала, как металл, который обычно проводит электричество, может превратиться в непроводящий изолятор при уменьшении плотности электронов. Вигнер предположил, что, когда электроны в металлах доводятся до ультрахолодных температур, эти электроны застывают на своих дорожках и образуют жесткую, не проводящую электричество структуру - кристалл - вместо того, чтобы проноситься со скоростью тысячи километров в секунду и создавать электрический ток .

\"\"

Схема квантового фазового перехода из электронной жидкости в двухслойный кристалл Вигнера. Каждый шар представляет собой отдельный электрон. Предоставлено: Студия Эллы Мару в сотрудничестве с Хункун Парк и Ю Чжоу.

С тех пор, как он ее открыл, эта структура была придумана как кристалл Вигнера и впервые была обнаружена в 1979 году.

Однако для физиков упорно неуловимо было плавление кристаллического состояния в жидкость в ответ на квантовые флуктуации. Теперь, почти 90 лет спустя, группа физиков во главе с Хункуном Паком и Юджином Демлером с факультета искусств и наук наконец экспериментально задокументировала этот переход.

«Это прямо на границе перехода материи от частично квантового материала к частично классическому и имеет много необычных и интересных явлений и свойств», - сказал Демлер, старший автор статьи. «Сами кристаллы были замечены, но этого, своего рода, первозданного перехода - когда квантовая механика и классические взаимодействия конкурируют друг с другом - не было замечено. На это потребовались годы ».

 

Исследовательская группа под руководством Парка и Демлера сосредоточилась на наблюдении кристаллов Вигнера и их фазовых переходов в ходе исследования. В химии, физике и термодинамике фазовые переходы происходят, когда вещество переходит из твердого, жидкого или газообразного состояния в другое состояние. Когда эти переходы вызываются квантовыми флуктуациями температуры, близкой к абсолютному нулю, они называются квантово-фазовыми переходами. Считается, что эти квантовые переходы играют важную роль во многих квантовых системах.

В случае вигнеровского кристалла переход кристалл-жидкость возникает из-за конкуренции между классическим и квантовым аспектами электронов - первый доминирует в твердой фазе, в которой электроны «подобны частицам», а второй преобладает в жидкости, в которой электроны «волнообразны». Для отдельного электрона квантовая механика говорит нам, что частица и волновая природа дополняют друг друга.

Прочитайте также  Ушла эпоха: Apple объявила iPhone 5 устаревшим

«Поразительно, что в системе, состоящей из многих взаимодействующих электронов, это различное поведение проявляется в разных фазах материи», - сказал Парк. «По этим причинам природа перехода электрона из твердого тела в жидкость вызвала огромный теоретический и экспериментальный интерес».

Ученые из Гарварда сообщают об использовании новой экспериментальной техники, разработанной Ю Чжоу, Джихо Сунг и Элизой Брутчеа - исследователями из Park Research Group и ведущими авторами статьи - для наблюдения за переходом из твердого состояния в жидкое в атомарно тонких полупроводниковых бислоях. В общем, для вигнеровской кристаллизации требуется очень низкая электронная плотность, что делает ее экспериментальную реализацию большой проблемой. Построив два взаимодействующих электронных слоя из двух атомарно тонких полупроводников, исследователи создали ситуацию, в которой кристаллизация стабилизировалась при более высоких плотностях.

Чтобы увидеть переход, исследователи использовали метод, называемый экситонной спектроскопией. Он использует свет, чтобы возбуждать электрон в системе и связывать его с электронной вакансией или дыркой, которую он оставляет, образуя водородоподобную электронно-дырочную пару, известную как экситон. Эта пара взаимодействует с другими электронами в материале и модифицирует другие электроны, чтобы их можно было увидеть.

По словам исследователей, результаты исследования были в значительной степени случайными и неожиданными. Группа Парка изначально двинулась в другом направлении и были озадачены, когда заметили, что электроны в их материале проявляют изолирующие свойства. Они посоветовались с теоретиками из лаборатории Демлера и вскоре поняли, что у них есть.

Исследователи планируют использовать свой новый метод для продолжения исследования других квантовых фазовых переходов.

«Теперь у нас есть экспериментальная платформа, на которой все эти [different quantum phase transition] прогнозы теперь можно проверить », - сказал Демлер.


В нашем Telegram‑канале, вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Поделитесь:


Оставьте Комментарий

Добавить комментарий

Похожие статьи

«Позорная капитуляция»: как Anthropic создаёт иллюзию независимого надзора за ИИ

Расследование The Post выявило целую сеть связанных некоммерческих организаций, которые должны следить...

Протест против ИИ в Сан-Франциско собрал лишь десятки человек

Критики требуют от властей объявить чрезвычайное положение из-за стремительно развивающихся технологий, но...

Король Карл III призвал лидеров ИИ-индустрии взять технологию под контроль

Монарх собрал руководителей OpenAI, Anthropic, Google DeepMind и Nvidia в Шотландии, чтобы...

«Независимый» регулятор ИИ Anthropic оказался связан с ближайшим окружением её генерального директора

Дарио Амодеи предлагает передать надзор за безопасностью ИИ некоммерческой организации METR, но...

Главная Квантовое плавление кристаллов Вигнера - задокументировано

Квантовое плавление кристаллов Вигнера - задокументировано

Поделитесь
Поделитесь

 


В нашем Telegram‑канале, вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Поделитесь:


Прочитайте также  В РФ объявлен набор космонавтов для полета на Луну

Оставьте Комментарий

Добавить комментарий

Похожие статьи

Цифровой детокс: как гаджет за $59 помогает «кирпичить» телефон и возвращать себе жизнь

Новая эпидемия FOMO — страх пропустить что-то важное — теперь касается не...

«Жених из Кремниевой долины»: топ-менеджер из Кремниевой долины получила шквал критики за список «непреложных» требований к партнёру

Брук ЛеБлан, руководительница технологической компании Corgi, опубликовала в X список качеств идеального...

Автономный прорыв: Cessna Caravan совершил первый беспилотный трансконтинентальный полёт через США

От Калифорнии до Северной Каролины без пилота: как Joby Aviation открывает новую...

Пентагон рассекретил файлы о необъяснимых НЛО над ядерными объектами США — эксперт предупреждает о «пугающих» дронах Китая и России

Рассекреченные документы описывают объекты, маневрирующие с перегрузками до 965G, и аппараты, вылетающие...