Физики получили совершенно новое состояние материи, заставив объединиться четыре свободных электрона
Около 20 лет назад учеными-физиками была предсказана возможность существования так называемых электронных квадруплетов, четырех свободных электронов, объединившихся в одну квазичастицу. И только совсем недавно ученым удалось получить доказательства существования электронных квадруплетов в одной из экспериментальных установок. Существование таких квазичастиц определяет собой совершенно новое состояние материи, которое открывает новые области в физике и новые возможности в практическом применении этого явления.
© agsandrew/Depositphotos
Обнаруженное учеными явление электронных квадруплетов чем-то родственно явлению образования и существования пар электронов, Куперовских пар, в определенных металлических материалах, обладающих свойством сверхпроводимости. Поэтому в своих экспериментах ученые из Королевского технологического института KTH, Швеция, создали такие условия, которые препятствовали электронам объединяться в пары и течь по материалу, не встречая сопротивления.
«Раньше мы даже не были уверены в возможности создания таких условий» — рассказывает Егор Бабаев, теоретический физик из KTH, сделавший в 2004 году прогноз о возможности существования нового состояния вещества, — «Теперь же, после первого обнаружения нам потребуется много лет исследований, прежде чем мы полностью поймем всю физику нового состояния и найдем пути для его практического применения».
Бабаев и его коллеги в своих экспериментах использовали один из самых странных сверхпроводящих материалов — Ba1-xKxFe2As2. Эксперименты проводились при различных температурах и при воздействии различных внешних факторов, таких, как электрические и магнитные поля. Но во всех случаях производились измерения электрического сопротивления материала.
Проводя эксперименты, ученые обнаружили, что в среде сверхпроводящего материала наблюдается нарушение обратно-временной симметрии, физического понятия, описываемого формулами, в которых фигурируют отрицательные значения моментов времени и временных промежутков.
«В данном случае наличие конденсата с четырьмя фермионами [электронами] вызывает это нарушение симметрии» — рассказывает Егор Бабаев, — «И это нарушение симметрии, в свою очередь, приводит к появлению нового состояния материи».
Новое состояние материи уже получило название биквадратной металлической фазы с BTRS (broken time-reversal symmetry). И тот факт, что ученым известно достаточное количество материалов-сверхпроводников, которые с теоретической точки зрения должны обладать стабильностью, но на практике не обладают, говорит о том, что подобные виды альтернативного состояния материи могут быть не такими уж и редкими.
«Наши эксперименты стали источником очень большого количества новых вопросов» — рассказывает Егор Бабаев, — «Материалы с BTRS демонстрируют множество необычных свойств, связанных с реакцией на температурные градиенты, воздействие магнитных полей и ультразвука. А когда мы найдем объяснение всему происходящему, мы сразу же получим возможность использования нового состояния материи в практических целях».
Статья опубликована в журнале Nature Physics
Источник: dailytechinfo.org
