Znanstveniki so verjetno odkrili nov kvantni delček in to povsem po naključju

Vsi vemo, da so kovine in izolatorji po definiciji različni. Toda znanstvenikom z univerze Princeton je uspelo (in povsem po naključju) zabeležiti nenavadno kvantno vedenje v izolatorju, za kar so prej menili, da je možno le v kovinah. To odkritje nakazuje, da obstaja popolnoma nova vrsta kvantnih delcev, imenovana nevtralni fermion.

Stari postulati in nove resničnosti

Vsi vemo, da so kovine odlični prevodniki električnega naboja, dielektriki pa ne.

Na molekularni ravni se ta postulat zniža na to, da se v kovinah elektroni dokaj prosto gibljejo po kristalni rešetki. V izolatorjih elektroni atomov "precej togo" sedijo v svojih orbitah in imajo zato visoko upornost.

Tako lahko v obliki stranskega učinka dobre prevodnosti v kovinah opazimo učinek, imenovan kvantna nihanja. Če je kovina močno ohlajena in izpostavljena močnemu magnetnemu polju, potem lahko elektroni preidejo v kvantno stanje, kar povzroči nihanja upornosti materiala.

Vendar tega učinka prej niso opazili pri izolatorjih zaradi ne preveč dobre sposobnosti gibanja elektronov. A kot kaže nova študija znanstvenikov na univerzi Princeton, je učinek kvantnega nihanja prisoten tudi pri izolatorjih.

Nove raziskave in naključna odkritja

V svojem najnovejšem eksperimentu so znanstveniki delali z volframovim ditelluridom, ki v masi piha kot kovina, vendar se pretvori v izolator, ko je sestavljen v dvodimenzionalno obliko, kot je grafen.

Z naslednjim merjenjem upornosti enoplastnega materiala v magnetnem polju so znanstveniki presenečeno ugotovili, da je začel nihati. Kot pravi S. Wu (zadolžen za raziskave) je odkritje tega učinka popolnoma presenetilo in zmedlo znanstvenike.

Opažene pojave ni mogla razložiti nobena od obstoječih teorij, zato so znanstveniki predstavili svojo različico dogajanja. Po njihovi različici v izolatorju ne vibrirajo elektroni sami, ampak najverjetneje lahko zaradi novih kvantnih delcev nastanejo močne interakcije.

Ker izolatorji blokirajo neovirano gibanje nabitih delcev, kot so elektroni, morajo imeti novi delci, ki povzročajo kvantna nihanja, nevtralen naboj.

Ti hipotetični nevtralni fermioni bi lahko nato pokazali opazna kvantna nihanja.

Če je torej predpostavka znanstvenikov pravilna, jim je uspelo odkriti popolnoma novo obliko kvantne snovi, ki se skriva v izolatorjih.

Da bi potrdili hipotezo znanstvenikov, je treba izvesti veliko raziskav, med katerimi bo postalo končno je jasno, ali nevtralni fermioni resnično obstajajo ali obstaja še kakšna razlaga za odkrite nenavadnosti.

Znanstveniki so rezultate svojih raziskav delili na straneh revije Nature. Če vam je bilo gradivo všeč, ga ocenite in se ne pozabite naročiti. Hvala za vašo pozornost!