دانشمندان شبه ذرات ناشناخته را در نوع جدیدی از ابررساناها دسته بندی کردند

2

الکترون های یک جامد می توانند با یکدیگر ترکیب شده و شبه ذرات را به وجود آورند. فیزیکدانان موسسه ETH زوریخ در پژوهشی جدید، شبه ذرات نامعلوم قبلی را در دسته جدیدی از ابررساناهای باریک از نظر اتمی قرار داده اند. محققان از این نتایج، برای تصحیح سوتعبیری که در جامعه علمی، به وجود آمده، استفاده کرده اند. با دیپ لوک همراه باشید…

درک پدیده های هواشناسی، با نگاه کردن به رفتار یک قطره آب یا ملکول آب، امکان پذیر نیست. هواشناسان از پدیده هایی مانند ابر، باد و بارش، صحبت می کنند که نتیجه برهمکنش و تعامل ذرات کوچک است. فیزیکدانانی که در زمینه ویژگی های نوری یا رسانایی جامدات، کار می کنند، چنین رویکردی دارند: این بار هم ذرات میکروسکوپی مانند الکترون ها و اتم ها، بازیگران اصلی پدیده های ماکروسکوپی هستند؛ اما فقط زمانی می توان سازوکار این پدیده ها را به درستی درک کرد که بسیاری از این ذرات در گروه خاصی از شبه ذرات دسته بندی شوند. فهم دقیق اینکه چه شبه ذراتی درون یک ماده به وجود می آیند و چگونه بر یکدیگر تاثیر می گذارند، ساده نیست: این یک پازل بزرگ است که باید قطعات آن، اندک اندک و با انجام پژوهش های بیشتر، پیدا شوند. حالا و در این پژوهش جدید، دانشمندان موفق به کشف یکی از قطعات کلیدی این پازل شده اند.

اکسایتون ها و پولارون ها

شبه ذرات می توانند در جامدات، تولید شوند؛ مثلا وقتی یک فوتون جذب می شود. انرژی حرکتی الکترون های یک جامد در محدوده خوش تعریفی  به نام نوار، قرار می گیرد. جذب یک فوتون باعث برانگیختگی الکترون ها از نوار پایینی به نوار بالایی و ایجاد یک حفره در نوار پایینی می شود. الکترون برانگیخته و حفره، از طریق نیروی کولنی الکتروستاتیکی، یکدیگر را جذب می کنند و اگر این نیرو، به اندازه کافی، قوی باشد، جفت الکترون-حفره را می توان به عنوان یک شبه ذره به نام اکسایتون درنظر گرفت. اگر دو الکترون و یک حفره، به یکدیگر بچسبند، یک تریون ایجاد می شود. از ترکیب اکسایتون و تعداد زیادی الکترون آزاد، ویژگی های جدیدی از ماده ظهور می کند که باعث معرفی نوع جدیدی از شبه ذرات به نام پولارون های فرمی می شود.

شبه ذراتشبه ذرات در ابررسانا

دانشمندان در جستجوی ماهیت شبه ذراتی هستند که در ابررساناهای خاصی، دیده می شوند. در این ابررساناها، الکترون ها می توانند فقط در دو بعد، حرکت کنند. دانشمندان برای دیدن چنین حالتی، یک لایه از مولیبدنوم دی سلنید که هزاران بار باریک تر از یک میکرومتر بوده و بین دو دیسک از بور نیترید ساندویچ شده، استفاده کردند. آنها سپس یک لایه گرافن با قابلیت کنترل چگالی الکترون ها را برای اعمال یک ولتاژ الکتریکی، اضافه کردند. در نهایت، تمام این سیستم بین دو آینه که یک حفره نوری را می ساختند، قرار داده شد.

فیزیکدانان زوریخ با این سیستم پیچیده آزمایشگاهی، قادر به مطالعه جذب نور توسط ماده و در شرایط مختلف بودند. آنها کشف کردند وقتی ساختار ابررسانا به طور نوری، برانگیخته شود، پولارون های فرمی؛ و برخلاف تصورات قبلی اکسایتون ها یا تریون ها هم تشکیل می شوند؛ بنابراین محققان تاکنون از داده های موجود، سوتعبیر می کردند و حالا این  آزمایش جدید، چنین سوتعبیری را اصلاح می کند. نتایج این آزمایش، یک موضوع جذاب پژوهشی را در قالب برهمکنش بوزونی (مانند اکسایتون ها) و ذرات فرمیونی (الکترون ها) فراهم می کند. درک بهتر این مخلوط ها، کاربردهای متعددی در پژوهش های بنیادین خواهد داشت.

دانلود مقاله اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۲ دیدگاه

  1. با سلام خدمت شما سرکار خانم دکتر ریاحی
    راستش مطالب ارسالی شما هرچند تالیفی است ولی باز هم جای تشکر دارد که در جهت رشد و اعتلای سطح علمی فکری جامعه تلاش میکنید.
    ولی خیلی حیف و اندکی بی انصافی است که از مطالعه وتفکر در علوم خاص و متاسفانه ناشناخته ای که کاشفان آن دانشمندان گمنامی مثل آقای مهندس رضا علیپور هستند ،جدا مانده اید.
    کاش جای ترجمه و تالیف و غیره از دانشمندان غربی و بیگانه، اندکی هم به علم خاص و منحصر به فرد شبه ذرات کتون و آرنای مهندس علیپور می پرداختید و حتی با توجه به سطح علمی بالایی که دارید آن را نقد هم میکردید.
    بنده حقیر با اینکه یک فرد دیپلمه ریاضی هستم ولی بعد از یک سال از آشنایی با دانش کیتون و ارتباط با آقای مهندس علیپور حس می کنم بسیاری از مسائل پیچیده علمی را بهتر از بسیاری از تحصیل کرده های دانشگاهی درک می کنم.و البته این امر به واسطه علم ایشون و دریچه ای است که به روی چشمان من گشوده است امکان پذیر شده
    امیدوارم از حرف هام ناراحت نشوید.چرا که دانش با غرور و تکبر میانه ای ندارد و هر فردی با وجود هر درجه علمی ای که کسب کند باز هم محتاج دانستن و پرسیدن و پژوهش بیشتر و مواجهه با ناشناخته های علمی است

    با تشکر فراوان

ارسال نظر


*