Фізики вперше зробили знімки нового дивного квантового стану матерії: що це (фото)

Електрони зазвичай рухаються з дуже високою швидкістю крізь незв'язану матерію. У 1934 році фізик Юджин Вігнер зробив припущення, що вільні електрони можуть створювати дивну квантову форму матерії за дуже низької густини та низької температури. Таким чином електрони створюють кристалічну решітку, яка пізніше стала називатися Вігнерівським кристалом. 3 роки тому було отримано непрямі докази існування цієї квантової форми матерії, а раніше цього року фізики вперше зробили її зображення. Тепер же фізики отримали перші прямі зображення нового стану цієї форми матерії, який називається Вігнерівський молекулярний кристал. Результати дослідження опубліковані в журналі Science, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Кристал — це один зі способів розташування атомів у твердій матерії. У цьому разі атоми утворюють зв'язок у вигляді кристалічної решітки з повторюваним візерунком. Вігнер вважав, що електрони за низької густини і низької температури можуть також застигнути в подібному положенні. При цьому кристали з електронів, як вважав фізик, повинні діяти відповідно до квантової механіки, а не класичної фізики. Тому Вігнерівські кристали є квантовою формою матерії.

Протягом багатьох років фізики намагалися отримати прямі зображення молекулярного Вігнерівського кристала, але це їм не вдавалося. Якщо у Вігнерівських кристалах електрони розташовані у вигляді сот, то в молекулярних Вігнерівських кристалах вони мають більш трохи іншу структуру зі штучних "молекул", що складаються з двох і більше електронів.

За допомогою скануючого тунельного мікроскопа, який використовує квантове тунелювання для вивчення матеріалів на рівні атомів і субатомних частинок, фізики вперше отримали прямі зображення нового квантового стану матерії.

Для цього вчені створили наноматеріал, що отримав назву закручена муарова надгратка дисульфіду вольфраму (tWS2). Наноматеріал був створений за допомогою нанесення тонкого подвійного шару дисульфіду вольфраму на шар гексагонального нітриду бору товщиною 49 нанометрів.

Під час дослідження фізики виявили, що потрапляння електронів на tWS2 призводить до заповнення кожної комірки матеріалу завширшки 10 нанометрів лише двома або трьома електронами. У результаті ці комірки створили масив "молекул", що призвело до утворення Вігнерівського молекулярного кристала.

За словами вчених, взаємодія між квантовою механікою, а також взаємодіями між електронами переводить електрони в стан Вігнерівських молекул.

Тепер фізики хочуть краще вивчити цей новий квантовий стан матерії, щоб зрозуміти, яким чином його можна використовувати.

Фокус уже писав детальніше про Вігнерівські кристали і про те, як фізики вперше отримали прямий доказ їхнього існування.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили походження найзагадковіших сигналів з космосу. Таємничі радіосигнали приходять з усіх частин космосу і вчені з'ясували, що саме сприяє їхній появі.

Ще Фокус писав про те, що вчені з NASA отримали нові фотографії найбільшої планети Сонячної системи, зроблені зондом, який через рік буде знищений в атмосфері Юпітера.