FoodPro Preloader

Møt Dropleton-en "Quantum Droplet" som fungerer som en væske


Partikkelparti, delvæske, en nyoppdaget "kvasipartikkel" har blitt kalt en kveldråpe, eller en dråpe. Den dropleton er en samling av elektroner og "hull" (steder der elektroner mangler) inne i en halvleder, og den har praktiske egenskaper for å studere kvantemekanikk. Den nye enheten kalles en quasiparticle fordi den ikke er en elementær partikkel, som kvarker og elektroner som utgjør atomer. Snar

Partikkelparti, delvæske, en nyoppdaget "kvasipartikkel" har blitt kalt en kveldråpe, eller en dråpe. Den dropleton er en samling av elektroner og "hull" (steder der elektroner mangler) inne i en halvleder, og den har praktiske egenskaper for å studere kvantemekanikk.
Den nye enheten kalles en quasiparticle fordi den ikke er en elementær partikkel, som kvarker og elektroner som utgjør atomer. Snarere er det et kompositt. Som andre quasiparticles, den dropleton-den første quasiparticle funnet å oppføre seg som en væske-kan eksistere bare inne i faste materialer. "Det er en partikkel inne i saken, og det er en enhet hvis egenskaper er bestemt av miljøet, " sier Mackillo Kira fra Philipps University Marburg i Tyskland, en av medforskerne. Quasiparticles kan dannes i halvledere fordi halvleders atomer er organisert i en gitter ved binding av deres valence (outer shell) elektroner. Dette arrangementet muliggjør en konglomerasjon av elektroner og hull for effektivt å reise om materialet som en sammenhengende enhet. Å tenke på disse konglomerer som quasiparticles er en måte å forenkle matematikken som beskriver komplekse kvantemekanikken til mange partikler i et solidt.
Den dropleton ble ikke spådd på forhånd, så skapelsen under forsøket kom som en overraskelse, sier Kira. Det oppstod da forskere sendte energiimpulser fra en superfast laser ved et galliumarsenid
halvledere. Pulser skapte excitoner-par huller i materialet. Når eksitensens tetthet nådde en viss terskel, oppløst parene og elektronene og hullene ordnet seg i nye formasjoner. Inne i partikkelen strømmer elektronene og hullene rundt hverandre som partikler i en væske innestengt i en liten dråpe. "Det er som en kvanteform av en typisk væske, " sier Kira. Han og hans kolleger rapporterte sin oppdagelse i Nature's 27 februar-utgave (er en del av Nature Publishing Group).
Den uventede quasiparticle fikk navnet når forskerne skjønte: "Det må være en ny partikkel, den har en liten størrelse, den har flytende egenskaper, " minner Kira. "Ok, la oss kalle det en dråpe."
"Dette er ny fysikk, ikke bare en liten detalj av veletablerte fysikk, " sier Glenn Salomon fra Joint Quantum Institute i Gaithersburg, Md., Som ikke var involvert i forskningen. "Forhåpentligvis vil det gnist en rekke eksperimenter." Spesielt kunne oppdagelsen hjelpe fysikere med å forstå kvantemekanikken til "mange kroppssystemer" der stort antall partikler interagerer. "Resultatene viser at interessante effekter kan dukke opp i mange kroppssystemer, " sier Manfred Bayer fra Dortmunds tekniske universitet i Tyskland, som ikke er tilknyttet forskergruppen.
I eksperimenter varierte partiklene i størrelse, men krevde minst fire elektronhullpar som ingredienser for å være stabile. Denne egenskapen setter dem i en ny klasse av quasiparticle. Forskningen "gir kvantitativ støtte og også grunnleggende innsikt i naturen til denne korrelerte tilstanden av få (større enn fire) men ikke mange (mindre enn 100) elektroner og hull, " sier Alfred Leitenstorfer ved Universitetet i Konstanz i Tyskland, som var ikke involvert i studien.
Dropletoner varer bare i ca 25 picosekunder (trillionths of a second), men det gjør dem relativt lang levetid for komplekse quasiparticles. De er stabile nok, for eksempel, slik at forskere kan eksperimentere med dem. Slike eksperimenter, på grunn av dråplets størrelse, kunne gi en spennende sonde inn i kvanteinteraksjonene av lys og materie. På rundt 200 nanometer bredt er de mer enn 10 ganger større enn single exciton-par og omtrent like store som noen av de minste bakteriene. Lasertallet som ble brukt til å spenne materialet i forsøket, hadde en bølgelengde på 800 nanometer, som ikke er for mye større enn kvasipartiklene selv. "Klassisk optikk kan bare oppdage objekter som er større enn deres bølgelengder, og vi nærmer oss den grensen, " sier Kira. "Det ville være veldig pent å ikke bare oppdage spektroskopisk informasjon om dropleton, men å virkelig se dropletonet."

Yukon River Dumping mer kvikksølv takket være klimaendringerUS Energy Department undersøker oppfordringer til kull og atomkraftUS Science Envoy treffer seg for å protestere trusepolitikkerHva hvis det ikke var gravitasjon?Forskere avkaster arktisk oljeutvidelse i brev til amerikanske senatorerStartmeny - Origins of Origins IssueDen skitne siden av rent kullVitenskapspolitiske problemstillinger som er mest aktuelle