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Jun 05, 2023

超高密度結晶で発見された新物質状態

科学者たちは、2 つの化合物を通して強い光線を照射することにより、励起子と呼ばれる粒子で構成されるユニークな新しい物質状態を発見しました。 物理学者がエキゾチックな新状態を発見

科学者たちは、2 つの化合物を通して強い光線を照射することにより、励起子と呼ばれる粒子で構成されるユニークな新しい物質状態を発見しました。

物理学者は、亜原子粒子の高度に秩序化された結晶の形をとる、エキゾチックな新しい物質状態を発見しました。 研究者らによると、「ボソン相関絶縁体」と呼ばれる新しい物質の状態は、凝縮物質から作られる多くの新しいタイプのエキゾチックな物質の発見につながる可能性があり、その結果はサイエンス誌に5月11日に掲載された研究で詳述されている。 。

亜原子粒子は、フェルミ粒子とボーソンの 2 つのカテゴリに分類できます。 2 つの主な違いは、回転方法と相互作用です。

電子や陽子などのフェルミオンは、原子を構成し、半整数のスピンを特徴とするため、物質の構成要素として考えられることがよくあります。 2 つの同一のフェルミ粒子が同時に同じ空間を占有することはできません。

一方、ボソンは光子や光のパケットなどの力を運び、自然の基本的な力を結びつける宇宙の接着剤であると考えられています。 これらの粒子は整数スピンを持ち、複数のボソンが同時に同じ場所に存在する可能性があります。

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「ボソンは同じエネルギー準位を占めることができるが、フェルミ粒子は一緒にいることを好まない」と、研究主著者でカリフォルニア大学サンタバーバラ校の物性物理学者チェンハオ・ジン氏は声明で述べた。 「これらの行動が一緒になって、私たちが知っている宇宙を構築します。」

しかし、2 つのフェルミ粒子がボソンになる場合があります。負に帯電した電子が、別のフェルミ粒子の正に帯電した「正孔」に固定されると、「励起子」として知られるボソン粒子が形成されます。

励起子がどのように相互作用するかを調べるために、研究者らは、二硫化タングステンの格子を二セレン化タングステンの同様の格子の上に、モアレと呼ばれる重なり合うパターンで重ねた。 次に、格子を通して強い光線を照射しました。これは「ポンププローブ分光法」として知られる方法です。 これらの条件により、励起子が密集して動けなくなるまで押し寄せられ、中性の電荷を持つ新しい対称結晶状態、つまりボソン相関絶縁体が形成されました。

「従来、人々は多くのフェルミ粒子を組み合わせると何が起こるかを理解することにほとんどの努力を費やしてきました」とジン氏は言う。 「私たちの研究の主な目的は、基本的に相互作用するボソンから新しい物質を作るということです。」

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研究者らは、この新しい物質状態が合成システムではなく「現実の」物質システムで生み出されたのは今回が初めてであり、ボーソンの挙動について新たな洞察が得られると述べた。 さらに、この新しい物質の状態を発見するためにチームが使用した方法は、科学者がさらに新しい種類のボソン物質を作成するのに役立つ可能性があります。

「一部の材料には非常に奇妙な特性があることがわかっています」とジン氏は言う。 「そして、物性物理学の 1 つの目標は、物性がこのような豊富な特性を持っている理由を理解し、これらの挙動をより確実に発現させる方法を見つけることです。」

このストーリーは元々 Live Science に投稿されたものです。

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