Вчені отримали новий стан речовини

Вчені Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі пропустили потужний промінь світла через дві хімічні сполуки та відкрили екзотичний матеріал із субатомних квазічастинок. Новий матеріал вони назвали «бозонним корельованим ізолятором» — це високовпорядкований кристал з екситонів, які належать до субатомних квазічасток. І він є новим станом речовини.

Субатомні частинки можна поділити на ферміони та бозони. Вони відрізняються один від одного спином та особливостями взаємодії. Ферміони, а це, наприклад, кварки та електрони, розглядаються як будівельні блоки матерії — з них утворюються атоми, а ці частинки характеризуються напівцілим спином. Бозони ж є переносниками взаємодії — до них, зокрема, належать фотони — і вважаються своєрідним клеєм Всесвіту, оскільки пов’язують воєдино фундаментальні сили природи. Ці частки мають цілі спини; кілька бозонів можуть бути в одній і тій же точці простору одночасно, тоді як ферміони збиратися разом «не люблять».

При цьому відомий випадок, коли два ферміони утворюють бозон. Якщо негативно заряджений електрон утворює зв’язок із позитивно зарядженою «діркою» (квазічастинкою), то разом вони формують бозонну квазічастку, яку називають екситоном. Американські вчені вирішили вивчити взаємодію екситонів, наклавши ґрати дисульфіду вольфраму на аналогічну решітку диселеніду вольфраму та утворивши візерунок, який називається муаром. Далі на обидві ґрати вчені направили сильний промінь світла, через що ексітони почали активно стикатися і утворили нову кристалічну матерію з нейтральним зарядом — корелюваний бозонний ізолятор.

Дослідники зазначили, що цей новий стан речовини вперше було створено у системі «реальної» матерії, а не синтетичної системи, що дає ключі до нового розуміння поведінки бозонів. І прокладає шлях до створення бозонних матеріалів нового типу.