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Jun 05, 2023

초밀도 결정을 사용하여 발견된 새로운 물질 상태

과학자들은 두 가지 화합물에 강한 광선을 비추어 엑시톤(exciton)이라는 입자로 만들어진 독특하고 새로운 물질 상태를 발견했습니다. 물리학자들은 이국적인 새로운 상태를 발견했습니다

과학자들은 두 가지 화합물에 강한 광선을 비추어 엑시톤(exciton)이라는 입자로 만들어진 독특하고 새로운 물질 상태를 발견했습니다.

물리학자들은 아원자 입자의 고도로 정렬된 결정 형태를 취하는 이국적인 새로운 물질 상태를 발견했습니다. 5월 11일 사이언스(Science) 저널에 발표된 연구 결과를 자세히 설명한 연구원들에 따르면 "보손 상관 절연체"라고 불리는 새로운 물질 상태는 응축 물질로 만들어진 많은 새로운 유형의 이국적인 물질을 발견할 수 있다고 합니다. .

아원자 입자는 페르미온과 보존이라는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 둘 사이의 주요 차이점은 회전하는 방식과 서로 상호 작용하는 방식입니다.

전자나 양성자와 같은 페르미온은 원자를 구성하고 반정수 스핀을 특징으로 하기 때문에 종종 물질의 구성 요소로 간주됩니다. 두 개의 동일한 페르미온이 동시에 같은 공간을 차지할 수 없습니다.

반면에 보존은 광자나 빛의 묶음과 같은 힘을 전달하며 자연의 근본적인 힘을 하나로 묶는 우주의 접착제로 생각됩니다. 이러한 입자는 정수 스핀을 갖고 있으며 여러 보존이 동시에 같은 위치에 있을 수 있습니다.

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"보손은 동일한 에너지 수준을 차지할 수 있지만 페르미온은 함께 머무르는 것을 좋아하지 않습니다."라고 캘리포니아 대학교 산타 바바라 캠퍼스의 응집 물질 물리학자인 연구 주저자 Chenhao Jin이 성명에서 말했습니다. "이러한 행동이 함께 우리가 알고 있는 우주를 구성합니다."

그러나 두 개의 페르미온이 보존이 될 수 있는 경우가 있습니다. 음전하를 띤 전자가 다른 페르미온의 양전하를 띤 "정공"에 고정되면 "여기자"라고 알려진 보존 입자가 형성됩니다.

엑시톤이 서로 어떻게 상호 작용하는지 확인하기 위해 연구진은 유사한 이셀레나이드 텅스텐 격자 위에 이황화 텅스텐 격자를 모아레(moiré)라는 중첩 패턴으로 적층했습니다. 그런 다음 그들은 격자를 통해 강한 광선을 비췄습니다. 이 방법은 "펌프-프로브 분광학"으로 알려져 있습니다. 이러한 조건은 엑시톤을 너무 조밀하게 채워 더 이상 움직일 수 없을 때까지 밀어붙여 중성 전하를 갖는 새로운 대칭 결정 상태, 즉 보손 상관 절연체를 생성합니다.

“전통적으로 사람들은 많은 페르미온을 합칠 때 무슨 일이 일어나는지 이해하기 위해 대부분의 노력을 기울였습니다.”라고 진은 말했습니다. "우리 연구의 주요 추진력은 기본적으로 상호작용하는 보존으로부터 새로운 물질을 만들었다는 것입니다."

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연구원들은 이 새로운 물질 상태가 합성 시스템이 아닌 "실제" 물질 시스템에서 생성된 것은 이번이 처음이므로 보존의 행동에 대한 새로운 통찰력을 제공한다고 말했습니다. 더욱이, 이 새로운 물질 상태를 발견하기 위해 팀이 사용한 방법은 과학자들이 추가적인 새로운 유형의 보존 물질을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

"우리는 일부 재료가 매우 기괴한 특성을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다"라고 Jin은 말했습니다. "그리고 응집물질 물리학의 한 가지 목표는 왜 그들이 이러한 풍부한 특성을 가지고 있는지 이해하고 이러한 행동을 보다 확실하게 드러내는 방법을 찾는 것입니다."

이 이야기는 원래 Live Science에 게시되었습니다.

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