Открытие в квантовой физике: выявлены частицы с нестандартным поведением

Физики из Университета Брауна сделали значительный прорыв в квантовой физике, открыв новый вид квантовых частиц, которые получили название дробные экситоны. Это открытие позволяет значительно углубить понимание квантового мира и прокладывает путь к разработке инновационных технологий.

Дробные экситоны характеризуются особыми свойствами, которые не укладываются в традиционную классификацию элементарных частиц. Обычно элементарные частицы подразделяются на две категории: бозоны, способные находиться в одинаковом квантовом состоянии, и фермионы, которым принцип Паули запрещает находиться в одном квантовом состоянии. Однако дробные экситоны проявляют качества обоих типов частиц, что сближает их с анионами — частицами, находящимися в промежутке между фермионами и бозонами и обладающими уникальными характеристиками.

Обнаружение новых частиц стало возможным благодаря использованию феномена дробного квантового эффекта Холла. Данный эффект основан на классическом эффекте Холла, при котором магнитное поле, воздействующее на материал с током, вызывает возникновение поперечного напряжения. В квантовом проявлении этот эффект приводит к ступенчатому увеличению напряжения при экстремально низких температурах и сильных магнитных полях. При дробном квантовом эффекте Холла эти ступени увеличиваются на дробные значения, перенося дробную часть заряда электрона.

Исследователи применили два тонких слоя графена, отделённых изоляционным слоем гексагонального нитрида бора, для управления электрическими зарядами и получения экситонов — частиц, состоящих из электрона и дырки. Подвергая эту конструкцию воздействию очень сильных магнитных полей, они обнаружили новые дробные экситоны, поведение которых оказалось неожиданным.

Наюань Чжан, соавтор исследования, отметил, что это необычное поведение предполагает, что дробные экситоны могут представлять собой новый класс частиц с уникальными квантовыми характеристиками. Такое открытие способно улучшить методы записи и использования информации на квантовом уровне, что приведёт к созданию более продвинутых квантовых компьютеров.

Цзя Ли, еще один участник исследования, подчеркнул, что это открытие предоставляет новые возможности для изучения и применения данного феномена. У исследовательской команды в планах — изучить взаимодействие дробных экситонов и возможность управления их поведением.

Дима Фельдман, также участвовавший в исследовании, добавил, что это открытие даёт новую перспективу на квантовую механику. Оно не только расширяет знания о фундаментальных чертах материи, но и открывает новые перспективы практического применения квантовых эффектов.

Открытие дробных экситонов способно стать ключом к разработке передовых квантовых технологий, которые могут произвести революцию в таких областях, как вычисления, связь и медицина.

Источник: iXBT