Исследователи впервые изобразили электронный кристалл [Εικόνα]

Электроны обычно вращаются вокруг своих атомов, но группа физиков теперь запишите частицы в совершенно другом состоянии: вложены вместе в квантовую фазу, называемую кристаллом Вигнера.без ядра.

Фаза названа в его честь Юджин Вигнер, который в 1934 году предсказал, что электроны будут кристаллизоваться в решетку, когда определенные взаимодействия между ними будут достаточно сильными. Команда использовала сканирующую туннельную микроскопию высокого разрешения, чтобы получить изображение предсказанного кристалла.

“Кристалл Вигнера — одна из самых захватывающих предсказанных квантовых фаз материи и предмет многочисленных исследований, которые утверждают, что нашли в лучшем случае косвенные доказательства его образования.“, сказал Али Язданифизик из Университет Принстон и ведущий автор исследования.

Электроны взаимно отталкиваются: им нравится удаляться друг от друга. В 1970-х годах команда Bell Laboratories создала электронный кристалл, распыляя частицы в гелий, и заметила, что электроны ведут себя как кристалл. Но этот эксперимент застрял в классической реальности. По словам команды, недавний эксперимент позволил создать «настоящий вигнеровский кристалл», поскольку электроны в решетке действовали как волна, а не как отдельные частицы, слипшиеся вместе.

Вигнер предположил, что эта квантовая фаза электронов возникает из-за взаимного отталкивания частиц, а не наоборот.. Но это произойдет только при очень низких температурах и чтобы условия низкой плотности. В новом эксперименте команда поместила электроны между двумя листами графена, тщательно очищенными от дефектов материала. Затем они заморозили образцы и приложили к ним перпендикулярное магнитное поле. Самая высокая напряженность магнитного поля составила 13,95 Тесла, а самая низкая температура — 210 милликельвинов. Помещение электронов в магнитное поле еще больше ограничивает их движение, увеличивая вероятность их кристаллизации.

“Между электронами существует естественное отталкивание.“, – говорится в том же объявлении. Минхао Хэ, исследователь из Принстонского университета и первый автор статьи. “Они хотят оттолкнуть друг друга, но при этом электроны не могут быть разлучены бесконечно из-за конечной плотности. В результате они образуют плотноупакованную регуляризованную решетчатую структуру, в которой каждый из локализованных электронов занимает определенное пространство.“.

Команда была удивлена ​​тем, что кристалл Вигнера оставался стабильным в большем диапазоне, чем ожидалось. Однако при более высоких плотностях кристаллическая фаза схлопывалась в жидкость электронов. Далее исследователи надеются визуализировать, как кристаллическая фаза Вигнера уступает место другим электронным фазам под действием магнитного поля.

Все эти исследования «экзотических» материалов помогут физикам лучше понять состав Вселенной и загадочные законы, которым она подчиняется!

[via]