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Découvrez le comportement quantique dans le diélectrique, indiquant l’existence d’un nouveau type de particule quantique

Une équipe dirigée par des physiciens de Princeton a découvert un phénomène quantique surprenant appelé oscillation quantique dans un isolant fait d’un matériau appelé détlorure de tungstène. La découverte de ce phénomène dans les diélectriques généralement découverte dans les minéraux, et fournit de nouvelles perspectives sur notre compréhension du monde quantique.

D’autre part, la découverte remet en question l’ancienne distinction entre les métaux et les isolants. Selon la théorie quantique bien établie des matériaux, on ne pensait pas que les isolants souffraient d’oscillations quantiques.

Les scientifiques ont fait cette découverte en étudiant une substance appelée détélorure de tungstène. Dans cette étude, les scientifiques convertissent le dichlorure de tungstène en un matériau bidimensionnel.

En utilisant du scotch standard, les scientifiques ont préparé le matériau pour exfolier progressivement les couches, ou “raser” les couches jusqu’à ce que l’on appelle une monocouche – une couche mince d’un atome. Le dichlorure de tungstène épais se comporte comme un métal. Mais une fois qu’il est monocouche, il devient un isolant très puissant.

Sanfeng Wu, professeur adjoint de physique à université de Princeton, Il a dit, “Cette substance a de nombreuses propriétés quantitatives spéciales.”

Ensuite, les scientifiques ont mesuré la résistance de la couche de tungstène monocouche en dessous Champs magnétiques. Les mesures ont surpris les scientifiques: bien que la résistance de l’isolant soit très grande, il a commencé à osciller à mesure que le champ magnétique augmentait, indiquant un passage à l’état quantique.

En conséquence, le matériau – un isolant très puissant – a commencé à montrer la propriété quantique la plus remarquable du métal.

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Wu a dit, “C’était une surprise totale. Nous nous sommes demandé:” Qu’est-ce qui se passe ici? “Nous ne comprenons pas encore tout à fait.”

“Il n’y a pas de théories actuelles pour expliquer ce phénomène.”

Cependant, les scientifiques émettent une hypothèse provocante – une forme de matière quantique neutre.

Wu a dit, “En raison des interactions très fortes, les électrons s’organisent pour produire ce nouveau type de matière quantique.”

En fin de compte, cependant, les électrons ne sont plus ceux qui oscillent. Au lieu de cela, nous pensons que de nouvelles particules, que nous appelons «fermions neutres», proviennent de ces électrons hautement réactifs et sont responsables de la création de cet effet quantique incroyablement cool. “

Pengjie Wang, co-auteur principal et chercheur postdoctoral sur l’article, a déclaré: “Nos résultats expérimentaux contredisent toutes les théories existantes basées sur des fermions chargés. Mais ils peuvent être expliqués en présence de fermions à charge neutre.”

Les scientifiques envisagent maintenant de mener une étude plus approfondie sur les propriétés quantiques du détlorure de tungstène. Ils sont particulièrement intéressés à découvrir si leur hypothèse – sur l’existence d’une nouvelle particule quantique – est correcte.

Wu a dit, «Il est possible que des fermions neutres puissent être utilisés à l’avenir pour coder des informations qui pourraient leur être utiles Statistiques quantitatives. En attendant, cependant, nous sommes encore aux tout premiers stades de la compréhension de phénomènes quantiques comme ceux-ci, donc des découvertes fondamentales doivent être faites. “

Référence du journal:
  1. Pengjie Wang et coll. Quantification Landau et fermions à mouvement élevé dans un isolant. EST CE QUE JE: 10.1038 / s41586-020-03084-9
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Delphine Perrault

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