Po raz pierwszy naukowcom udało się uchwycić tajemniczy kryształ, na który czekano od ponad 90 lat – Enséñame de Ciencia

W świecie nauki istnieje wiele pytań bez odpowiedzi, hipotez do sprawdzenia i teorii do udowodnienia, które naukowcy przewidywali na przestrzeni dziejów ludzkości, aby wyjaśnić otaczający nas wszechświat.

Choć otaczają nas teraz innowacyjne technologie i ogromny postęp nauki, wciąż mamy wiele do odkrycia.

W tej notatce dowiesz się o odkryciu, które zrewolucjonizuje świat fizyki. Jest to tajemniczy kryształ, który powstał ponad 90 lat temu i został ostatecznie odkryty przez grupę naukowców.

To było niesamowite odkrycie kryształów opublikowany Ostatnio w czasopiśmie naukowym Naturaprzez grupę amerykańskich i japońskich ekspertów, w większości z Uniwersytet PrincetonTwierdzą, że po raz pierwszy zaobserwowali tajemniczy kryształ Wegenera, stan stały elektronów subatomowych.

Elektrony zwykle poruszają się po orbicie wokół jądra atomowego ze względu na przyciąganie generowane przez tworzące je protony. W przypadku braku protonów elektrony mają tendencję do przemieszczania się jak najdalej od siebie.

W 1934 roku matematyk-fizyk Eugene Wigner opracował teorię sugerującą, że elektrony na jednolitym, obojętnym i neutralnym tle mogą przestać się odpychać i utworzyć sztywną, bardzo zwartą, regularną sieć krystaliczną, bez centralnego jądra atomowego, w warunkach bardzo niskie gęstości i temperatury.

Weryfikacja tej teorii zajęła lata i chociaż przeprowadzono badania, które wykazały istnienie kryształów Wignera, klasyczny lub kwantowy kryształ Wignera, który powstał spontanicznie, określając symetrię lub fuzję tej struktury, nie został bezpośrednio zwizualizowany, aż Dzisiaj. I to naprawdę zostało udowodnione.

„Wizualizacja tego kryształu pozwala nam nie tylko obserwować jego powstawanie i potwierdzać wiele jego właściwości, ale możemy go także badać w sposób, którego nie można było zrobić w przeszłości.powiedział Yazdani, fizyk z Uniwersytetu Princeton w A początek Z tej samej uczelni.

W tym badaniu naukowcy wykorzystali pomiary za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej o wysokiej rozdzielczości, aby bezpośrednio zobrazować kryształ elektronowy Wignera, który był wzbudzany w niskich temperaturach przez prostopadłe pole magnetyczne w pozbawionych defektów arkuszach grafenu.

„Za pomocą naszego mikroskopu możemy potwierdzić, że próbki nie zawierają żadnych defektów atomowych w siatce atomowej grafenu ani obcych atomów na swojej powierzchni w obszarach zawierających setki tysięcy atomów.„, wspomniał fizyk Yazdani.

W artykule wspomniano, że najwyższe natężenie pola magnetycznego wyniosło 13,95 Tesli, a najniższa osiągnięta temperatura 210 mK, w celu zbadania właściwości strukturalnych w funkcji gęstości elektronów, pola magnetycznego i temperatury.

Eksperci odkryli, że elektrony spontanicznie zorganizowały się, tworząc kryształ Wignera i chociaż próbowały się odpychać, ze względu na małą gęstość, nie były w stanie się od siebie oddalić, co pomogło stworzyć zorganizowaną, zwartą i przejrzystą sieć trójkątną .

„Chcą się od siebie oddalić, ale w międzyczasie elektronów nie można rozdzielać w nieskończoność ze względu na skończoną gęstość. W rezultacie tworzą one regularną, spójną strukturę sieciową, w której każdy zlokalizowany elektron zajmuje określoną ilość miejsca.„powiedział Minhao Hu, współautor artykułu.

Naukowcom udało się również zaobserwować, że rosnąca gęstość lub temperatura powoduje, że sieć krystaliczna elektronów łączy się w izotropową fazę ciekłą.

Na naukowcach zrobiło wrażenie to, że powstały kryształ elektronowy był stabilny przez dłuższy niż szacowano okres, kiedy gęstość zmieniła się w dość dużym stopniu, wbrew teoriom, które twierdzą, że zakres gęstości powinien być bardzo mały.

Z drugiej strony indywidualna analiza sieci pozwoliła nam wykazać ruch elektronów w punkcie zerowym, co uchwycono na podstawie rozmytych obrazów w momencie wykonywania kryształu Wignera.

Stabilne tworzenie się tej krystalicznej sieci elektronów jest dowodem na to, że można przetestować stare teorie, a także pozostawić otwartą nową dziedzinę badań w fizyce kwantowej.