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来源: 作者: 2019-01-12 23:42:58

物理学家称一种名为Excitonium的新物质状态终获证实

摘要:讯北京时间12月13日消息,局贵哦外媒体报道,经历了近五十年的理论探索后,物理学家宣布,他们终于证实了一种名为“Excitonium”的新物质状态的存在。Excitonium由一种名为激子的粒子构成,而激子则由一个逃逸电子及其逃逸后留下的空穴组成。经历了近五十年的理论探索后,物理学家宣布,他们终于证实了一种名为“Ex...

讯 北京时间12月13日消息,局贵哦外媒体报道,经历了近五十年的理论探索后,物理学家宣布,他们终于证实了一种名为“Excitonium”的新物质状态的存在。Excitonium由一种名为激子的粒子构成,而激子则由一个逃逸电子及其逃逸后留下的空穴组成。

经历了近五十年的理论探索后,物理学家宣布,他们终于证实了一种名为“Excitonium”的新物质状态的存在。

研究人员称,他们在实验中观察到了该物质及其前驱阶段,这能够有力证明该物质确实存在。当电子受到激发而“跃迁”时,会留下一个空穴。而这个空穴会具有和带正电荷的粒子相同的表现。由于带正电荷,该空穴会吸引电子,两者配对构成复合粒子,即一种玻色子,我们称之为激子。研究人员在一系列新实验中分析了过渡金属二硒化钛(1T-TiSe2)的非掺杂晶体。这支伊利诺伊大学工程学院的研究团队表示,他们用不同的晶体重复了五次实验,均取得了相同的结果。

此前,科学家一直难以区分这种物质与所谓“Peierls态”的区别。两者其实毫无关系,但结构都有对称性。为弄清这种独特的物质状态,研究人员提出了一种名叫动量分析电子能量损失谱(简称日积月累M-EELS)的新技术,比其它方法对激发态更敏感。他们将该仪器与一台测角仪相结合,

物理学家称一种名为Excitonium的最

从而精确测量电子动量。此外,这还让科学家得以首次测量到粒子的激发态。他们甚至观察到了所谓“板上钉钉”的证据,即粒子激发态的前驱状态——物质即将达到关键温度的软等离子激元态。

为弄清这种独特的物质状态,研究人员提出了一种名叫动量分析电子能量损失谱(简称M-EELS)的新技术,比其它方法对激发态更敏感。图为动量与能量之间的关系。

“此次研究结果具有极其重要的意义,”物理学教授彼得·阿巴蒙特(Peter Abbamonte),“自从excitonium这个词由哈佛大学理论物理学家伯特·哈尔伯因(Bert Halperin)提出,物理学家就一直在试图证明它的存在。它究竟是绝缘体、全导体还是超级流体呢?物理学家一直对把心放轻它的特性争论不休,并且持各方观点者都言之凿凿。自上世纪70年代以来,许多物理学家都发表了excitonium存在的证据。但这些研究结果都无法板上钉钉,也可以用传统结构相变来解释。”

研究人员称,此次发现还有他为自己描绘了一幅灿烂的蓝图助于解释许多其它量子谜团。“我记得安舒尔(Anshul Kogar,参与此次研究的学生之一)在看到对二硒化钛的首批测量结果后非常激动。”另一名参加实验的研究生明迪·拉克(Mindy Rak)表示,“当时我们都站在实验室的白板前,听他说自己测量到了一种前人从未见过的物质状态:软等离子激元态。这项发现令我们在整个项目期间都激动不已。我们针对二硒化钛的研究让我见证了M-EELS技术在促进我们了解材料物理特性方面的独特作用,并激励我继续对二硒化钛展开研究。”(叶子)

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