寻找完全不同的东西的物理学家发现了新的准粒子

时间:2020-03-05 18:51 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

寻找完全不同的东西的物理学家发现了新的准粒子

他们一直在寻找一种完全不同的东西,但他们发现了一种以前不为人知的准粒子,他们将其命名为pi-ton:一种由两个电子、两个空穴和光组成的束缚态。

在物理学中,粒子有很多种:基本粒子是物质的基本组成部分。其他粒子,如原子,是由若干较小的组分组成的束缚态。还有所谓的准粒子本;在一个由许多粒子组成的系统中的激励,在许多方面表现得就像一个粒子本身。

这样的准粒子现在已经在维也纳大学的计算机模拟中被发现,并命名为pi-ton。它由两个电子和两个空穴组成。这一新粒子发表在《物理评论快报》杂志上,文章还描述了如何通过实验检测piton。

一个洞几乎就是一个粒子

最简单的准粒子是一个洞。德国维也纳大学固体物理研究所的卡斯滕·赫尔德教授解释道。例如,让我们想象一下,许多原子在晶体中以规则的方式排列,每个原子上都有一个移动的电子。只有在一个特定的原子上,电子丢失了这叫做一个洞。”现在一个电子可以从邻近的原子向上移动。原来的洞关闭了,新的洞打开了。

寻找完全不同的东西的物理学家发现了新的准粒子

与描述不断运动的电子的运动不同,研究空穴的运动更容易。如果电子向右移动,空穴就向左移动这种运动遵循一定的物理规律,就像普通粒子的运动一样。然而,与电子不同的是,电子也可以在晶体外观察到,空穴只与其他粒子一起存在。在这种情况下,我们称之为“准粒子”。

“然而,粒子和准粒子之间的分界线并不像人们想象的那样清晰,”卡斯滕说。严格地说,即使是普通的粒子也只能在它们所处的环境中被理解。即使在真空中,粒子-空穴激发也会持续发生,尽管时间很短。如果没有它们,例如电子的质量就会完全不同。从这个意义上讲,即使是在普通电子的实验中,我们看到的也是准粒子电子。”

更复杂的债券

但也有更复杂的准粒子:例如在半导体物理学中起重要作用的激子。它是由电子和空穴组成的束缚态,空穴是由光产生的。电子是带负电荷的,空穴是不带负电荷的。所以带正电。两者相互吸引,可以形成一种纽带。

“我们实际上是想研究这样的激子,”Anna Kauch博士和Petra Pudleiner博士是这篇论文的第一作者。我们开发了计算机模拟来计算固体中的量子物理效应。但很快安娜·考奇、佩特拉·普德莱纳和他们的同事凯瑟琳娜·阿斯特莱斯纳意识到他们在计算中遇到了一些完全不同的东西;一种全新的准粒子。它由两个电子和两个通过光子与外界耦合的空穴组成。

研究小组给这个以前不为人知的物体命名为pi-ton。“pi-ton这个名字来自于这样一个事实:两个电子和两个空穴被电荷密度涨落或自旋涨落束缚在一起,这些涨落或自旋涨落总是将它们的性质从一个晶格点到另一个晶格点翻转180度即以弧度为单位的圆周率的角度,”安娜Kauch解释道。这种从正到负的不断变化也许可以想象成棋盘上从黑到白的变化。佩特拉Pudleiner说。光子通过吸收光子而自发形成。当它消失时,光子又被发射出来。

从电脑里出来的粒子

到目前为止,pi-ton已经被计算机模拟发现和验证。对于研究团队来说,关于pi-ton的存在是毫无疑问的:我们现在已经使用各种模型研究了pi-ton现象;它一次又一次地出现。因此,它肯定可以在各种不同的材料中被检测到,”卡斯滕·赫尔德对此深信不疑。用钛酸钐材料获得的一些实验数据似乎已经指向了pi-ton。用光子和中子进行的其他实验应该很快就能提供清晰度。

即使我们一直被无数准粒子所包围;发现一个新的准粒子物种是一件非常特别的事情。除了激子外,现在还有介子。无论如何,这有助于更好地理解光与固体的耦合,这一课题不仅在基础研究中,而且在许多技术应用中都起着重要的作用。从半导体技术到光电技术。

当前位置:主页 > 物理知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/wuli/870.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部