Atom altı parçacıkların inanılmaz derecede yoğun bir kristale sıkıştırılmasıyla maddenin yeni ve egzotik bir hali keşfedildi. Bilim insanları, iki kimyasal bileşiğin içinden güçlü bir ışık demeti geçirerek eksitonlardan oluşan yeni bir madde formu buldular.
Fizikçiler tarafından maddenin egzotik yeni bir halini oluşturan atom altı parçacıklardan oluşan son derece organize bir kristal bulundu. Araştırmacılar bulgularını 11 Mayıs’ta Science dergisinde yayınlanan bir makalede açıkladılar. “Bozonik korelasyonlu yalıtkan” olarak bilinen yeni madde formu, yoğunlaştırılmış maddeden yapılan çok sayıda yeni türde olağandışı malzemenin keşfine yol açabilir.
Fermiyonlar ve bozonlar iki atom altı parçacık sınıflandırmasıdır. İkisi de dönme ve birbirleriyle ilişki kurma biçimleri açısından temelde birbirlerinden farklıdır.
Atomları oluşturdukları için, elektron ve proton gibi fermiyonlar sıklıkla maddenin temel birimleri olarak kabul edilir. Yarı tamsayı spinleri ile ayırt edilirler. İki özdeş fermiyonun aynı anda aynı alanı paylaşması imkansızdır.
Öte yandan, bozonların kozmosun özü olduğu ve varoluşun temel güçlerini birbirine bağladığı düşünülür. Fotonlara ya da ışık paketlerine benzer şekilde kuvvet taşırlar. Bu parçacıkların tamsayı spinleri, çok sayıda bozonun eşzamanlı varlığına izin verir.
Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nde yoğun madde fizikçisi olan Chenhao Jin, çalışmanın başyazarıdır. Jin yaptığı açıklamada, “Bozonlar aynı enerji seviyesini işgal edebilirler; fermiyonlar bir arada kalmayı sevmezler” dedi. Bu eylemler bildiğimiz dünyayı yaratmak için birlikte çalışır.
Bununla birlikte, iki fermiyon belirli bir durumda bir bozon oluşturmak için birleşebilir: negatif yüklü bir elektron başka bir fermiyonda pozitif yüklü bir “deliğe” bağlandığında, ortaya çıkan bozon bir “eksiton” olarak bilinir.
Bilim insanları, eksitonların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini görmek için bir tungsten disülfür kafesini bir tungsten diselenid kafesinin üzerine yerleştirerek bir moiré deseni oluşturdular. Daha sonra, “ışık kaynaştırma” adı verilen bir teknik kullanarak, kafeslerin içinden güçlü bir ışık demeti geçirdiler.
Daha sonra, kafesler boyunca güçlü bir ışık demeti parlatmak için “pompa prob spektroskopisi” adı verilen bir teknik kullandılar. Bu koşullar eksitonların geçirimsiz bir şekilde sıkıca paketlenmesine neden olarak bozonik korelasyonlu yalıtkan olarak bilinen nötr bir yüke sahip yeni bir simetrik kristal formunun ortaya çıkmasına neden oldu.
Jin’e göre, geleneksel olarak araştırmaların çoğu, birkaç fermiyon birleştiğinde ne olduğunu anlamaya adanmıştır. Araştırmamızın arkasındaki temel fikir, öncelikle etkileşen bozonlardan yeni bir malzeme yaratmaktı.
Araştırmacılara göre, bu yeni madde formu daha önce sentetik sistemlerin aksine “gerçek” maddeden oluşan bir sistemde hiç üretilmedi ve bozonların davranışları hakkında yeni bilgiler sunuyor. Dahası, araştırmacıların bu yeni madde biçimini tanımlamak için kullandıkları teknikler, yeni bozonik malzemelerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Jin, çeşitli malzemelerin kendine özgü özelliklerinin farkındayız. Yoğun madde fiziğinin amaçlarından biri de bu karmaşık özelliklerin nedenlerini anlamak ve bu davranışların öngörülebilirliğini artırmaya yönelik stratejiler keşfetmektir. Şeklinde açıklamalarda bulunuyor.
Kaynak: livescience.com/physics-mathematics
