Войти в аккаунт
Хотите наслаждаться полной версией, а также получить неограниченный доступ ко всем материалам?

Физики впервые получили состояние вещества, предсказанное почти 50 лет назад

Физики впервые получили состояние вещества, предсказанное почти 50 лет назад

Неуловимый экситоний, существование которого не удавалось экспериментально доказать почти полвека, наконец показал себя исследователям. Об этом сообщается в статье, которую научная группа во главе с Питером Аббамонте (Peter Abbamonte) опубликовала в журнале Science.

Ранее описывалось что такое квазичастицы вообще и так называемые дырки в частности.

Напомним об этом в двух словах. Движение электронов в полупроводнике удобно описывать, используя понятие дырки – места, в котором не хватает электрона. Дырка, разумеется, не является частицей, такой как электрон или протон. Тем не менее она во многих отношениях ведёт себя подобно частице. Например, можно описать её движение и посчитать, что она несёт положительный электрический заряд. Поэтому такие объекты, как дырка, физики называют квазичастицами.

Есть в квантовой механике и другие квазичастицы. Например, куперовская пара: дуэт электронов, движущийся как единое целое. Есть и квазичастица экситон, представляющая собой пару из электрона и дырки.

Экситоны были теоретически предсказаны в 1930-х годах. Много позже они были обнаружены экспериментально. Однако никогда ещё не наблюдалось состояние вещества, известное как экситоний.

Поясним, о чём идёт речь. Как настоящие частицы, так и квазичастицы делятся на два больших класса: фермионы и бозоны. К первым относятся, например, протоны, электроны и нейтроны, ко вторым – фотоны.

Фермионы подчиняются физическому закону, известному как принцип запрета Паули: два фермиона в одной квантовой системе (например, два электрона в атоме) не могут находиться в одном и том же состоянии. К слову, именно благодаря этому закону электроны в атоме занимают разные орбитали, а не собираются всей толпой на самом "удобном" нижнем энергетическом уровне. Так что именно из-за принципа Паули химические свойства элементов таблицы Менделеева являются такими, какими мы их знаем.

На бозоны запрет Паули не распространяется. Поэтому, если удаётся создать единую квантовую систему из многих бозонов (как правило, для этого необходима чрезвычайно низкая температура), то они всей компанией радостно скапливаются в состоянии с наименьшей энергией.

Такая система иногда называется конденсатом Бозе. Её частным случаем является знаменитый конденсат Бозе-Эйнштейна, где в роли бозонов выступают целые атомы (мы писали и об этом замечательном явлении). За его экспериментальное открытие была вручена Нобелевская премия по физике 2001 года.

Уже упоминавшаяся выше квазичастица из двух электронов (куперовская пара) – не фермион, а бозон. Массовое образование таких пар приводит к такому замечательному явлению, как сверхпроводимость. Объединению фермионов в квазичастицу-бозон обязана своим появлением и сверхтекучесть в гелии-3 .

Физики давно мечтали получить в трёхмерном кристалле (а не в тонкой плёнке) такой конденсат Бозе, когда электроны массово объединяются с дырками в экситоны. Ведь экситоны – это тоже бозоны. Именно такое состояние вещества и называется экситонием.

Оно чрезвычайно интересно учёным, как и любое состояние, в котором макроскопические объёмы материи демонстрируют экзотические свойства, которые можно объяснить только с помощью квантовой механики. Однако получить это состояние экспериментально до сих пор не удавалось. Вернее, не удавалось доказать, что оно получено.

Дело в том, что по тем параметрам, которые поддавались исследованию с помощью существующих методик (например, строению сверхрешётки) , экситоний неотличим от другого состояния вещества, известного как фаза Пайерлса (Peierls phase). Поэтому учёные не могли сказать с уверенностью, какое из двух состояний им удалось получить.

Эту проблему и решила группа Аббамонте. Исследователи усовершенствовали экспериментальную технику, известную как спектроскопия характеристических потерь энергии электронами (по-английски electron energy-loss spectroscopy или EELS).

В ходе такого рода исследования физики бомбардируют вещество электронами, энергия которых лежит в заранее известном узком диапазоне. После взаимодействия с образцом электрон теряет часть энергии. Измерив, сколько энергии потеряли определённые электроны, физики и делают выводы об исследуемом веществе.

Авторы сумели добавить этой технике информативности. Они нашли способ измерять не только изменение энергии электрона, но и изменение его импульса. Новый метод они назвали M-EELS (английское слово momentum переводится как "импульс").

Своё новшество учёные решили опробовать на кристаллах дихлоргидрата дихалкогенида титана (1T-TiSe2). К своему удивлению, при температуре, близкой к минус 83 градусам Цельсия, они обнаружили явные признаки состояния, предшествующего образованию экситония – так называемой фазы мягких плазмонов. Результаты были воспроизведены на пяти разных кристаллах.

"Этот результат имеет космическое значение, – приводит пресс-релиз слова Аббамонте. – С тех пор как термин "экситоний" был введён в 1960-х годах физиком-теоретиком из Гарварда Бертом Хальперином (Bert Halperin), физики пытались продемонстрировать его существование. Теоретики обсуждали, будет ли он изолятором, идеальным проводником или сверхтекучим веществом – с некоторыми убедительными аргументами со всех сторон. С 1970-х годов многие экспериментаторы опубликовали доказательства существования экситония, но их результаты не были окончательным доказательством и в равной степени объяснялись традиционным структурным фазовым переходом".

О применениях экситония в технике пока говорить рано, но разработанный учёными метод позволит исследовать и другие вещества для поиска этого экзотического состояния и изучения его свойств. В дальнейшем это может привести к значимым техническим прорывам. Достаточно вспомнить, например, что именно открытие сверхпроводимости дало инженерам возможность создать сверхсильные магниты. А они подарили миру и Большой адронный коллайдер, и сверхскоростные поезда. А ещё квантовые эффекты используются для создания квантовых компьютеров. Да и самые обычные компьютеры были бы невозможны, если бы квантовая механика не объяснила поведение электронов в полупроводнике. Так что сделанное командой Аббамонте фундаментальное открытие может принести самые неожиданные технологические плоды.

Источник: newsdiscover.net
{{ rating.votes_against }} {{ rating.rating }} {{ rating.votes_for }}

Комментировать

осталось 1800 символов
Свернуть комментарии

Все комментарии (23)

0 0

комментирует материал 11.12.2017 #

А как это повлияет на урожайность зерновых и жирность молока у моей бурёнки?
Пустая реклама.

user avatar
Похэр

отвечает 0 0 на комментарий 11.12.2017 #

правильно, нечего тебе тут сидеть !

иди работай !

no avatar
Рено

комментирует материал 11.12.2017 #

а какие достижения в рф в науке,как там нобелевка поживает.


user avatar
Gromoff 171

отвечает Рено на комментарий 11.12.2017 #

У вас потомков древних укров вообще ни одного нет:) Есть шесть человек родившихся в Российской империи (Польша, Беларусь, Австро- Венгрия, нынешний запад Окраины, Харьков) и все поголовно евреи, премии получили уже когда жили заграницей. Кстати в одной из премий, что сейчас давали, принимали участие и российские учёные, вчера читал, просто гуглить лень:))

Мечников. Как русский биолог из харьковской губернии стал украинцем непонятно. Место рождения биолога Купянский район Харьковской губернии Российской империи, который в 1802 был передан из Воронежской губернии Харьковской. Причем сами украинцы возводят его родословную к молдованам по отцу и к евреям по матери. В 1887 покинул Россию и переехал в Париж. По национальности, наполовину молдован, наполовину еврей, родившийся в России, получивший имя в России, ставший французом ни дня ни проживший в Украине. Какое отношение он имеет к украинцам непонятно

Зачитываю фамилии украинских лауреатов:

1952 - Зельман Ваксман
1966 - Шмуэль Агнон
1971 - Саймон Кузнец
1981 - Роальд Гофман
1992 - Георгий Шарпак

user avatar
Рено

отвечает Gromoff 171 на комментарий 11.12.2017 #

тебя укропа никто не спрашивает про твою укрию, сиди в дырявых носках за пендоским компом все что можешь

user avatar
Gromoff 171

отвечает Рено на комментарий 11.12.2017 #

Я сижу за корейским планшетом Samsung Galaxy Tab2 с уникс системой Ubuntu Touch на базе ядра Linux от британской компании Canonical Ltd.. Linux создал швед из Финляндии Линус Торвальдс:))

user avatar
Рено

отвечает Gromoff 171 на комментарий 11.12.2017 #



Страна-производитель:Китай

и где же Гуское у тебя ты наш петриот за китайским планшетом

user avatar
Gromoff 171

отвечает Рено на комментарий 11.12.2017 #

Твои американцы сами в Китай всё производство переносят, ты подматрасник даже этого не знаешь:)) А собирают Samsung из корейских комплектующих, китаёзы только сборщики.

Image Hosted by PiXS.ru

user avatar
Рено

отвечает Gromoff 171 на комментарий 11.12.2017 #

перенос производство в китай, делают транс национальные корпорации!!!

ну раскажи как за китайским планшетом сидишь!! собраным в китае. еще скажи что корейцы.. везут в китай комплектующие составами тратя на это деньги!!!!... и там собирают) фантазер)

user avatar
Gromoff 171

отвечает Рено на комментарий 11.12.2017 #

В Корее очень дорогая земля и недвижимость, в Японии тоже, соответственно, чтобы сократить расходы на хранение и транспортировку, сборку и складирование переносят в Китай, в котором к тому же дешевая рабочая сила.

Ты вообще в курсе, что такое логистика? :))

user avatar
Рено

отвечает Gromoff 171 на комментарий 11.12.2017 #

ну раскажи как в разобраном виде корейцы везут планшеты в китай еще и платят за это бабки)) учи что такое логистика, и минимизация затрат)

на тебе твой планшет ВЕСЬ из запчастей китайских и не только он.


https://technicparts.ru/catalog/zapchasti-dlya-planshetov/samsung?page=4


user avatar
Gromoff 171

отвечает Рено на комментарий 11.12.2017 #

Процессор Texas Instruments OMAP, открытая платформа мультимедийных приложений, для Galaxy Tab2, выпускается Техасской компание Texas Instruments, расположенной в Далласе , штат Техас. В Китае же Texas Instruments, купили в городе Ченду завод у Cension Semiconductor Manufacturing, для производства пластин для китайского рынка, так, что ни какие процессоры в Китае не выпускаются, максимум мелочёвку типа корпусов. Да и попробуй найди хоть один ноутбук полностью американский, Корейский или Тайванький, все сборная солянка.

user avatar
Рено

отвечает Gromoff 171 на комментарий 11.12.2017 #

не думал гуглить что где производится

Рассмотрим производство в области высоких технологий, где головные офисы и разработка продукта находится в США, хоть и сами производства иногда за их пределами.
И убедимся, что США во многом и здесь являются крупнейшим производителем:

А это производство 30% полупроводников.

“Мозгов” компьютера:
В разделе Central Processing Unit (CPUs) и только компания Via находится в Тайване, остальные в США!

А в персональных компьютерах используются только процессоры американских компаний Intel и AMD.

Важный компонент компьютера - графический процессор:
В разделе Graphics processing units (GPUs) Вы сможете найти только 3 компании. Все они американские и абсолютные лидеры: На компании Intel, Nvidia, AMD приходится 99% всего рынка графических процессоров.
А если брать специальные игровые видеокарты, то только на долю Nvidia приходится 59.11%.

Возьмём "память" 3-х американских компаний: Kingston Technology, Smart Modular Technologies, Corsair Memory) - они контролируют более 50% рынка.

Так же важный компонент компьютера, жесткий диск:
60.4% этого рынка контролируют 2 американских компании- Western Digital (31.2%) и Seagate (29.2%).

Итого, не важно, где собрали компьютер и какая там стоит этикетка, при его изготовлении была использована львиная доля комплектующих произведённых компаниями США или по их лицензии! Причём это самые дорогие, основные и наукоёмкие детали!
http://doctormike10.livejournal.com/13749.html

user avatar
Gromoff 171

отвечает Рено на комментарий 11.12.2017 #

А как же процессоры для мобильных устройств? Например Exynos от Самсунг, китайская MediaTek MT, чипсеты для материнских плат персональных ПК выпускают тайваньские Silicon Integrated Systems (SiS) и VIA Technologies. Жесткие диски японская Toshiba. Да и много ли чисто американского в этих американских разработках, они пол мира к себе переманили, от нобелевских лауреатах, кончая программистами из Индии и др. стран.

Полно неамериканских фирм из Канады, Великобритании, тайваня, Японии, Кореи.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F

user avatar
Рено

отвечает Gromoff 171 на комментарий 11.12.2017 #

и что дальше, делают аналоги, и не одной гуской фирмы)
теперь считай рынок в % кто больше производит, см. комент выше.
пишешь все с китайского планшета)

user avatar
Александр Баташев

комментирует материал 11.12.2017 #

Квазичастицы -в переводе на русский письменный означает "как бы частицы". Поэтому они нам как бы интересны.:))

no avatar
gauranga1108

комментирует материал 11.12.2017 #

Человек на 90% состоит из пустоты, согласно физике. Согласно биологии, он является соединением тысяч уникальных инженерных решений и технологий. Согласно эволюционизму, он всего лишь слепое сочетание атомов и молекул. Т.е. мы всё равно все загадка :)

user avatar
sпунь tropyческая

отвечает gauranga1108 на комментарий 11.12.2017 #

О сколь отрадно утешенье,
Что шарлатаны, дураки,
И за границей, без сомненья,
Как и в России, не редкИ !


Их много всюду! Год от года
Растут их стройные ряды!
В науке, власти, их 'порода',
И в прочих сферах впереди!

user avatar
sanwork

комментирует материал 11.12.2017 #

из физики можно позаимствовать полезный опыт - рашискую экономику организовать по принципу дырок, т.е. чем больше дырок - тем насыщеннее экономика !

user avatar
sпунь tropyческая

комментирует материал 11.12.2017 #

О сколь отрадно утешенье,
Что шарлатаны, дураки,
И за границей, без сомненья,
Как и в России, не редкИ !


Их много всюду! Год от года
Растут их стройные ряды!
В науке, власти, их 'порода',
Во всём прочем впереди!

user avatar
ПутинВВ

комментирует материал 12.12.2017 #

а у нас бензин в очередной раз подорожал....я так понимаю деньги от этого подорожания в науку вкладывают?....в медицину?....

user avatar
×
Заявите о себе всем пользователям Макспарка!

Заказав эту услугу, Вас смогут все увидеть в блоке "Макспаркеры рекомендуют" - тем самым Вы быстро найдете новых друзей, единомышленников, читателей, партнеров.

Оплата данного размещения производится при помощи Ставок. Каждая купленная ставка позволяет на 1 час разместить рекламу в специальном блоке в правой колонке. В блок попадают три объявления с наибольшим количеством неизрасходованных ставок. По истечении периода в 1 час показа объявления, у него списывается 1 ставка.

Сейчас для мгновенного попадания в этот блок нужно купить 1 ставку.

Цена 10.00 MP
Цена 40.00 MP
Цена 70.00 MP
Цена 120.00 MP
Оплата

К оплате 10.00 MP. У вас на счете 0 MP. Пополнить счет

Войти как пользователь
email
{{ err }}
Password
{{ err }}
captcha
{{ err }}
Обычная pегистрация

Зарегистрированы в Newsland или Maxpark? Войти

email
{{ errors.email_error }}
password
{{ errors.password_error }}
password
{{ errors.confirm_password_error }}
{{ errors.first_name_error }}
{{ errors.last_name_error }}
{{ errors.sex_error }}
{{ errors.birth_date_error }}
{{ errors.agree_to_terms_error }}
Восстановление пароля
email
{{ errors.email }}
Восстановление пароля
Выбор аккаунта

Указанные регистрационные данные повторяются на сайтах Newsland.com и Maxpark.com

Перейти на мобильную версию newsland