Субатомные частицы могут находиться в двух местах одновременно, проходить через твердые объекты и мгновенно взаимодействовать на больших расстояниях. Физики из Университета Брауна (США) открыли новый тип квантовых частиц, дробные экситоны, которые обладают неожиданными свойствами и могут значительно расширить понимание квантовой физики. Дробные экситоны не имеют общего заряда, но следуют уникальным квантовым правилам, что может привести к появлению новых фаз материи и усовершенствованию квантовых вычислений. Научная статья вышла в Nature, о ней рассказывает TecheXplorist.
В классическом эффекте Холла магнитное поле, прикладываемое к материалу с электрическим током, создает боковое напряжение. Квантовый эффект Холла проявляется при очень низких температурах и сильных магнитных полях, что приводит к увеличению этого напряжения по четким ступеням. При дробном квантовом эффекте Холла эти ступени увеличиваются на дробные значения, неся долю заряда электрона.
Исследователи использовали два тонких слоя графена, разделенные изолирующим слоем гексагонального нитрида бора, чтобы контролировать электрические заряды и создавать экситоны — частицы, состоящие из электрона и отсутствующего электрона (дырки). Подвергая эту структуру воздействию чрезвычайно сильных магнитных полей, они наблюдали новые дробные экситоны, которые вели себя неожиданно.
Фундаментальные частицы обычно делятся на два типа: бозоны, которые могут занимать одно и то же квантовое состояние, и фермионы, которые не могут находиться в одном квантовом состоянии.
Дробные экситоны не вписывались в эти категории, но проявляли черты обоих типов и вели себя как что-то среднее. Это делало их похожими на анионы, тоже частицы между фермионами и бозонами, но с другими свойствами.
Один из авторов исследования Найюань Чжан сказал, что эти неожиданные свойства позволяют предположить, что дробные экситоны могут представлять новый класс частиц с уникальными квантовыми характеристиками.
Открытие может улучшить способы хранения и использования информации на квантовом уровне, что приведет к созданию более совершенных квантовых компьютеров. Команда теперь изучит, как взаимодействуют дробные экситоны и можно ли контролировать их поведение.
Физики создали новый странный материал, состоящий из субатомных частиц