물리학자들은 고도로 정렬된 아원자 입자 결정의 형태로 이상하고 새로운 물질 상태를 발견했습니다. 5월 11일 네이처 저널에 발표된 연구에서 발견한 내용을 자세히 설명하는 연구원들에 따르면 “결합 보손 절연체(bonded boson insulator)”라고 불리는 새로운 물질 상태는 응축 물질로 만들어진 많은 새로운 유형의 이국적인 물질의 발견으로 이어질 수 있습니다. . 과학.
아원자 입자는 페르미온과 보존의 두 부류로 나눌 수 있습니다. 둘 사이의 주요 차이점은 회전 방법과 서로 상호 작용하는 방법입니다.
전자 및 양성자와 같은 페르미온은 원자를 구성하고 절반 정도 정확한 스핀을 특징으로 하기 때문에 종종 물질의 구성 요소로 생각됩니다. 두 개의 동일한 페르미온은 동시에 같은 공간을 차지할 수 없습니다.
반면에 보손은 광자나 빛의 덩어리처럼 힘을 전달하며 우주를 서로 붙들어주는 접착제 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 자연의 기본적인 힘. 이러한 입자에는 정수 스핀이 포함되어 있으며 여러 보손이 동시에 같은 장소에 존재할 수 있습니다.
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“보손은 같은 에너지 수준을 점유할 수 있습니다. 페르미온은 함께 있는 것을 좋아하지 않습니다.”라고 이 연구의 수석 저자는 말했습니다. 진 친하오UC Santa Barbara의 응집물질물리학자는 A에서 말했다. 성명. “함께, 이러한 행동은 우리가 알고 있는 우주를 구축합니다.”
그러나 두 개의 페르미온이 보손으로 변할 수 있는 경우가 있습니다. 음전하를 띤 전자가 다른 페르미온의 양전하 “홀”에 고정되면 “엑시톤”이라는 보손 입자를 형성합니다.
엑시톤이 서로 어떻게 상호 작용하는지 보기 위해 연구자들은 유사한 이셀레나이드 텅스텐 격자 위에 이황화 텅스텐 격자를 무아레(moire)라고 하는 중첩 패턴으로 적층했습니다. 다음으로, 그들은 “펌프 프로브 분광법”으로 알려진 방법인 격자를 통해 강력한 광선을 비췄습니다. 이러한 조건은 엑시톤이 너무 빽빽하게 채워져 더 이상 움직일 수 없게 될 때까지 엑시톤을 함께 밀어내어 새로운 대칭적으로 대전되고 중성으로 대전된 결정 상태인 보손 결합 절연체를 생성합니다.
“전통적으로 사람들은 많은 페르미온을 합칠 때 어떤 일이 일어나는지 이해하는 데 대부분의 노력을 기울였습니다.”라고 Jin은 말했습니다. “우리 작업의 주요 추진력은 상호 작용하는 보손으로부터 새로운 물질을 만들었다는 것입니다.”
연구원들은 이 새로운 물질 상태가 합성 시스템이 아닌 “실제” 물질 시스템에서 생성되어 보손의 행동에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 것은 이번이 처음이라고 말했습니다. 게다가 팀이 이 새로운 물질 상태를 발견하기 위해 사용한 방법은 과학자들이 추가로 새로운 유형의 보소닉 물질을 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“우리는 일부 재료가 매우 이상한 특성을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다.”라고 Jin은 말했습니다. “응집 물질 물리학의 목표 중 하나는 그것이 왜 그렇게 풍부한 특성을 가지고 있는지 이해하고 이러한 행동을 보다 안정적으로 보이게 하는 방법을 찾는 것입니다.”
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