מדענים כנראה גילו חלקיק קוונטי חדש, ובאופן מקרי

כולם יודעים שמתכות ומבודדים שונים בהגדרתם. אך מדענים מאוניברסיטת פרינסטון הצליחו (ובאופן מקרי) לרשום התנהגות קוונטית יוצאת דופן במבודד, שבעבר נחשב שהוא אפשרי רק במתכות. תגלית זו מרמזת כי קיים סוג חדש לחלוטין של חלקיק קוונטי הנקרא פרמיון ניטרלי.

פוסטולטים ישנים ומציאות חדשה

כולם יודעים שמתכות הן מוליכות מצוינות של מטען חשמלי, אך דיאלקטריות אינן.

ברמה המולקולרית, תנודה זו מסתכמת בעובדה שבמתכות, אלקטרונים נעים באופן חופשי למדי לאורך סריג הקריסטל. במבודדים, האלקטרונים של האטומים "יושבים בצורה נוקשה למדי" במסלולם, ולכן הם בעלי עמידות גבוהה.

אז, בצורה של תופעת לוואי של מוליכות טובה במתכות, ניתן לראות השפעה הנקראת תנודות קוונטיות. אם המתכת מקוררת חזק ונחשפת לשדה מגנטי חזק, אז האלקטרונים מסוגלים לעבור למצב קוונטי, מה שמעורר תנודות בהתנגדות החומר.

עם זאת, השפעה זו לא נצפתה בעבר במבודדים בגלל יכולתם הלא טובה של אלקטרונים לנוע. אך כפי שמחקר חדש של מדענים מאוניברסיטת פרינסטון הראה, השפעת התנודה הקוונטית קיימת גם במבודדים.

מחקר חדש וגילוי מקרי

בניסוי האחרון שלהם, המדענים עבדו עם טונגסטן דיטלוריד, שבמסה נושף את עצמו כמו מתכת אך הופך לבודד כשהוא מורכב לצורה דו ממדית כמו גרפן.

אז עם המדידה הבאה של התנגדות חומר שכבה אחת בשדה מגנטי, מדענים הופתעו לגלות שהוא החל להתנודד. כמו ש. וו (האחראי על המחקר), גילוי האפקט הזה הפתיע מדענים מבולבל לחלוטין.

לא ניתן היה להסביר את התופעה הנצפית באף אחת מהתיאוריות הקיימות, ולכן מדענים העלו גרסה משלהם למתרחש. על פי גרסתם, לא האלקטרונים עצמם רוטטים במבודד, אך ככל הנראה, אינטראקציות חזקות יכולות להיווצר בגלל חלקיקים קוונטיים חדשים.

מכיוון שמבודדים חוסמים את התנועה הבלתי מפריעה של חלקיקים טעונים כגון אלקטרונים, חלקיקים חדשים הגורמים לתנודות קוונטיות חייבים להיות בעלי מטען ניטרלי.

פרמיונים ניטרליים היפותטיים אלה יכולים להציג את התנודות הקוונטיות שנצפו.

אז אם ההנחה של מדענים נכונה, הם הצליחו לגלות צורה חדשה במהותה של חומר קוונטי, שמסתתרת במבודדים.

על מנת לאשש את השערת המדענים, יש צורך לערוך מחקר רב שבמהלכו הוא יהפוך סוף סוף ברור אם באמת קיימים פרמיונים ניטרליים או שיש הסבר אחר לגלות מוזרויות.

מדענים שיתפו את תוצאות מחקריהם בדפי כתב העת Nature. אם אהבתם את החומר, אז דרגו אותו ואל תשכחו להירשם. תודה לך על תשומת הלב!