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新物质形态激子素存在有“确凿证据”

发布时间:2018-01-06 22:51:59 来源:科技之星 责任编辑:Q三

科技日报北京12月14日电 (记者刘霞)据物理学家组织网近日消息,美国物理学家声称,他们观察到物质的前驱阶段,首次用“确凿证据”,证明了激子素(Excitonium)这种新物质形态的存在。这种物质形态最先由哈佛大学的科学家提出,已困扰科学家50年。研究人员表示,这一发现有助于揭示一些量子谜团。

理论认为,激子素由激子组成,是一种冷凝物,它像超导体、超流体或绝缘电子晶体一样,表现出宏观量子现象。当一个电子受到激发跃迁时,会留下一个空穴,这个空穴的表现就像带正电的粒子,会吸引逃逸电子。当逃逸电子和空穴配对时,会形成复合粒子——激子。

为了揭开这种难以捉摸的物质形态,研究人员用一个测角仪对一个电子能量损失光谱仪进行改造,获得了“动量解析电子能量损失光谱仪”,这种新设备对激发更敏感。研究人员可以用它精确测量电子的动量,而且首次测量了粒子的激发。他们甚至能观察到激发前兆,即当物质接近临界温度时出现的软质等离子体阶段,这就是到他们证实物质形态存在的“确凿证据”。实验中,他们研究了过渡金属二硒化钛(1T-TiSe2)的非掺杂晶体,并在不同的裂解晶体上重现了结果5次。

研究负责人之一、伊利诺伊大学物理学教授皮特·阿班蒙特说:“自20世纪60年代理论物理学家贝尔·哈尔普林创造激子素这一术语以来,物理学家们一直试图证明它的存在,理论家们也一直在争辩其究竟是绝缘体、完美的导体还是超流体。20世纪70年代以来,有多位物理学家发表了其存在的证据,但他们的发现并非确定性证据,可用传统的结构相变来解释。”

研究人员表示,这一发现可能有助于揭示一些量子谜团,因为研究宏观量子现象对于我们理解量子力学至关重要;也有助于科学家进一步厘清金属—绝缘体的过渡,激子凝聚或在这一过程中发挥关键作用。相关研究发表在近日出版的《科学》杂志上。

责任编辑: Q三

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