Οι επιστήμονες ανακάλυψαν πιθανώς ένα νέο κβαντικό σωματίδιο, και τυχαία

Όλοι γνωρίζουν ότι τα μέταλλα και οι μονωτές είναι εξ ορισμού διαφορετικοί. Ωστόσο, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον κατάφεραν (και κατά λάθος) να καταγράψουν ασυνήθιστη κβαντική συμπεριφορά σε έναν μονωτή, ο οποίος στο παρελθόν θεωρήθηκε ότι είναι δυνατός μόνο σε μέταλλα. Αυτή η ανακάλυψη υποδηλώνει ότι υπάρχει ένας εντελώς νέος τύπος κβαντικού σωματιδίου που ονομάζεται ουδέτερο φερμόνιο.

Παλιά αξιώματα και νέες πραγματικότητες

Όλοι γνωρίζουν ότι τα μέταλλα είναι εξαιρετικοί αγωγοί ηλεκτρικού φορτίου, αλλά τα διηλεκτρικά δεν είναι.

Σε μοριακό επίπεδο, αυτό το αξίωμα οφείλεται στο γεγονός ότι στα μέταλλα, τα ηλεκτρόνια κινούνται αρκετά ελεύθερα κατά μήκος του κρυσταλλικού πλέγματος. Σε μονωτές, τα ηλεκτρόνια των ατόμων "κάθονται αρκετά άκαμπτα" στις τροχιές τους και, επομένως, έχουν υψηλή αντίσταση.

Έτσι, με τη μορφή παρενέργειας καλής αγωγιμότητας στα μέταλλα, μπορεί να παρατηρηθεί ένα φαινόμενο που ονομάζεται κβαντικές ταλαντώσεις. Εάν το μέταλλο ψύχεται έντονα και εκτίθεται σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο, τότε τα ηλεκτρόνια μπορούν να περάσουν σε κβαντική κατάσταση, γεγονός που προκαλεί διακυμάνσεις στην αντίσταση του υλικού.

Ωστόσο, τέτοια επίδραση δεν παρατηρήθηκε προηγουμένως σε μονωτές λόγω της όχι πολύ καλής ικανότητας των ηλεκτρονίων να κινούνται. Ωστόσο, όπως έδειξε μια νέα μελέτη από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, η επίδραση της κβαντικής ταλάντωσης υπάρχει και στους μονωτές.

Νέα έρευνα και τυχαία ανακάλυψη

Στο τελευταίο τους πείραμα, οι επιστήμονες δούλεψαν με το βολφράμιο διτελλουρίδιο, το οποίο στη μάζα φυσάει σαν μέταλλο, αλλά μετατρέπεται σε μονωτή όταν συναρμολογείται σε δισδιάστατη μορφή, όπως το γραφένιο.

Έτσι, με την επόμενη μέτρηση της ειδικής αντίστασης ενός υλικού στρωμάτων σε μαγνητικό πεδίο, οι επιστήμονες εξέπληξαν το γεγονός ότι άρχισαν να ταλαντεύονται. Ως S. Wu (υπεύθυνος της έρευνας), η ανακάλυψη αυτού του φαινομένου ήρθε ως απόλυτη έκπληξη και σύγχυση των επιστημόνων.

Το παρατηρούμενο φαινόμενο δεν μπορούσε να εξηγηθεί από καμία από τις υπάρχουσες θεωρίες, έτσι οι επιστήμονες παρουσίασαν τη δική τους εκδοχή για το τι συμβαίνει. Σύμφωνα με την εκδοχή τους, δεν είναι τα ίδια τα ηλεκτρόνια που δονούνται στον μονωτή, αλλά, πιθανότατα, ισχυρές αλληλεπιδράσεις μπορούν να σχηματιστούν λόγω νέων κβαντικών σωματιδίων.

Δεδομένου ότι οι μονωτές εμποδίζουν την ανεμπόδιστη κίνηση φορτισμένων σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια, τα νέα σωματίδια που προκαλούν κβαντικές ταλαντώσεις πρέπει να έχουν ουδέτερο φορτίο.

Αυτά τα υποθετικά ουδέτερα φερμιόνια θα μπορούσαν τότε να εμφανίσουν τις παρατηρούμενες κβαντικές ταλαντώσεις.

Έτσι, εάν η υπόθεση των επιστημόνων είναι σωστή, τότε κατάφεραν να ανακαλύψουν μια θεμελιωδώς νέα μορφή κβαντικής ύλης, η οποία κρύβεται σε μονωτές.

Προκειμένου να επιβεβαιωθεί η υπόθεση των επιστημόνων, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί πολλή έρευνα, κατά τη διάρκεια της οποίας θα γίνει είναι τελικά σαφές εάν υπάρχουν ουδέτερα φερμιόνια ή εάν υπάρχει άλλη εξήγηση για τα ανακαλυφθέντα παραδοξότητες.

Οι επιστήμονες έχουν μοιραστεί τα αποτελέσματα της έρευνάς τους στις σελίδες του περιοδικού Nature. Αν σας άρεσε το υλικό, αξιολογήστε το και μην ξεχάσετε να εγγραφείτε. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!