Vědcům se podařilo prokázat nové skupenství hmoty - excitonium

10. 12. 2017
Fyzika Částicová fyzika Supravodivost Boseho-Einsteinův kondenzát

Skupenství hmoty excitonium bylo teoreticky předpovězeno už v 70. letech a jeho existence byla pozorována nepřímými důkazy, jde o tzv. Boseho-Einsteinův kondenzát tvořený excitony. Týmu vědců pod vedením profesora Petera Abbamonteho se nyní podařilo přijít s novými důkazy, které existenci excitonia jasně prokazují. Pomohla jim k tomu nová technika nazývaná M-EELS (Momentum-resolved Electron Energy-Loss Spectroscopy), kterou si sami vyvinuli pro měření nízkoenergetických bosonů. Výsledky výzkumu byly publikovány ve vědeckém magazínu Science v prosinci.

Excitonium

Excitonium - Struktura nového skupenství Excitonium. Lze si ji představit jako žluté cesty, které procházejí látkou v pevném skupenství.



Hmota má čtyři základní stavy nebo také skupenství: pevné, kapalné, plynné a plazmu. Potom ale existují další skupenství, která jsou buďto neklasická (například likvidní krystaly), vysokoenergetická (například kvarková hmota), nebo dosažená za nízkých teplot (například supratekuté látky nebo Boseho-Einsteinův kondenzát). 

Nově pozorovaný materiál patří do poslední skupiny, jde o Boseho-Einsteinův kondenzát z excitonů - zvláštních subatomárních kvazičástic, které jsou tvořené elektronem a dírou po elektronu, která vznikla jeho excitací z pevné molekulární struktury. Elektron má náboj záporný a díra po elektronu zase kladný, vzájemně se tak přitahují a za určitých podmínek společně chovají jako jeden boson.

Boseho-Einsteinův kondenzát je potom hmota tvořená bosony, která se vyskytuje při nízkých teplotách kolem absolutní nuly (-273 °C). Byla předpovězena už v roce 1925 Satyendrou Nath Bosem a Albertem Einsteinem a dochází při ní k pozorovatelnému kvantovému efektu na makromolekulární úrovni. Takový kondenzát vzniká, když je velmi řídký plyn ochlazený na velmi nízké teploty. Jeho existenci se podařilo prokázat už v 90. letech, kdy jej vyrobili Eric Cornell a Carl Wieman, kteří za to také byli oceněni Nobelovou cenou za fyziku v roce 2001.

Vědecký tým pod vedením Petera Abbamonteho ve spolupráci s několika univerzitami pracoval se selenidem titaničitým (TiSe2), u kterého dosáhli kýženého stavu už při teplotě -83 °C. Při této teplotě detekovali tzv. "soft plasmon" (měkký plasmon), který je předchází excitoniu a vědci jej považují za první pozorovaný důkaz kondenzace excitonů v pevném skupenství.

A jak se vlastně hmota v excitoniu chová? Vědci ještě neví, jde o tak novou a ne zrovna předvídatelnou věc, že je vyžadováno další zkoumání. Podle Abbamonteho se někteří vědci domnívají že půjde o elektrický izolant, jiní předpokládají naopak supratekutost, při které by látka převáděla elektřinu i energii bez sebemenšího odporu.
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Fyzika

Vědci pozorovali nový stav hmoty, který se ukrýval v supravodivém materiálu

04. 01. 2019 (novější než zobrazený článek)

Tým fyziků v Ames Laboratory a na University of Alabama Birmingham objevil překvapivě dlouhotrvající stav hmoty, který nastává v materiálech v supravodivém stavu. Dosáhli jej pomocí extrémně rychlých pulsů laseru, které způsobily kolektivní chování částic uvnitř hmoty. Nový jev nastává vedle supravodivosti a oba tyto stavy vzájemně bojují o elektrony v materiálu. Studie věnující se tomuto výzkumu byla v prosinci publikována v magazínu Physical Review Letters.

celý článek

Čínský reaktor pro termojadernou fúzi dosáhl rekordních teplot, vyšších než panují v nitru Slunce

18. 11. 2018 (novější než zobrazený článek)

Čínský termojaderný reaktor EAST dosáhl při experimentu teplot dosahujících 100 milionů stupňů Celsia, pokořil tak dosavadní rekord a přiblížil lidstvo novému zdroji energie. Termojaderná fúze získává energii ze slučování atomů, podobně jako je tomu ve hvězdách. Vědci se o fungující termojaderný reaktor pokoušejí už desítky let ale zatím pouze s dílčími úspěchy.

celý článek

Fúze kvarků generuje dosud nepředstavitelné množství energie, více než jaderná fúze

07. 11. 2017

Fúze kvarků generuje dosud nepředstavitelné množství energie, více než jaderná fúzeDvěma vědcům na univerzitách v Tel Avivu a Chicagu se podařilo teoreticky prokázat masivní množství energie uvolňované při interakci subatomárních částic známých jako kvarky. Při tomto subatomárním ekvivalentu jaderné fúze dochází k uvolnění až osmkrát většího množství energie než u vodíkové bomby. Tento objev přináší nové světlo do interakcí subatomárních částic a jejich potenciálního využití. Výsledky práce Marka Karlinera a Jonathana Rosnera byly publikovány ve vědeckém magazínu Nature.

celý článek

Vědcům se podařilo získat důkaz o existenci nového stavu supravodivosti

05. 11. 2014

Vědcům se podařilo získat důkaz o existenci nového stavu supravodivostiSupravodivé materiály dokážou vést elektrický proud bez sebemenšího odporu. Doposud ale k navození tohoto stavu potřebovali vědci žádné nebo jen relativně slabé magnetické pole, to totiž narušuje vazby mezi páry elektronů, které jsou nositeli supravodivosti. Týmu vědců vedenému Vesnou Mitrovicovou se však podařilo identifikovat nový stav, kdy k supravodivosti dochází i za přítomnosti silného magnetického pole, výsledky experimentů byly publikovány ve vědeckém magazínu Nature Physics.

celý článek

Vědci z CERNu našli způsob jak experimentálně ověřit funkci higgsova bosonu

05. 08. 2014

Vědci z CERNu našli způsob jak experimentálně ověřit funkci higgsova bosonuVědcům pracujícím s Velkým hadronovým urychlovačem (LHC), se podařilo objevit interakci subatomárních částic, která by mohla potvrdit, že higgsův boson skutečně zprostředkovává hmotnost pro ostatní částice, jak praví Standardní model. Práce fyziků tak ani po potvrzení objevu božské částice, jak je higgsův boson často označován, není hotová a LHC má pořád co na práci.

celý článek

Cesta do středu planety Jupiter, zatím jen v laboratoři

24. 07. 2014

Cesta do středu planety Jupiter, zatím jen v laboratořiVědcům z americké laboratoře Lawrence Livermore se podařilo vytvořit podmínky, které panují v nitru obřích planet jako je Jupiter nebo Saturn. Použili k tomu největší laser na světě, který se nachází v National Ignition Facility v Kalifornii. Díky tomuto úspěchu mohou nyní vědci lépe pochopit vznik a evoluci velkých planet ale také chování různých materiálů v podmínkách vysokého tlaku a relativně nízkých teplot.

celý článek

Vědcům se podařilo teleportovat informaci na vzdálenost 150 kilometrů

09. 09. 2012

Mezinárodnímu týmu vědců z Rakouska, Německa, Kanady a Norska se podařilo teleportovat kvantové vlastnosti fotonu na vzdálenost 143 kilometrů a pokořili tak dosavadní rekord. Experiment proběhl letos v květnu mezi Jacobus Kapteyn Telescope na jednom z kanárských ostrovů La Palma a ESAs Optical Ground Station na ostrově Tenerife.

celý článek