Information

Utforska materialets exotiska beteende genom två senaste experiment

Utforska materialets exotiska beteende genom två senaste experiment


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Elektronerna i en atom eller molekyl kan berätta mycket information om det elementet eller materialet. Till exempel bildar atomerna som utgör bordssalt (natriumklorid) kubiska kristaller på grund av hur de två elementen delar elektroner.

RELATERADE: VETENSKAPLÖSARE LÖS 80-ÅRIGT MYCKET OM FERROELECTRIC MATERIAL

Exotiska egenskaper hos ett material

Kanske är den mest eftertraktade egenskapen för ett material superledningsförmåga. Det är här ämnet har noll elektrisk resistans när det kyls under en viss kritisk temperatur.

Superledningsförmåga upptäcktes först i kvicksilver av den holländska fysikern Heike Kamerlingh Onnes 1911.

I allmänhet sjunker en elektrisk ledares elektriska motstånd när temperaturen sänks, men till och med nära absolut noll (zero kelvin, minus-459,67 grader Fahrenheit,minus-273,15 grader Celsius), det finns en del motstånd. I en superledare sjunker motståndet plötsligt till noll när materialet kyls under dess kritiska temperatur.

I teorin kan en elektrisk ström genom en slinga av supraledande tråd som kyls till dess kritiska temperatur kvarstå på obestämd tid utan strömkälla.

Två experiment, samma beteende

År 2018 undersökte två oberoende forskargrupper elektronernas beteende i en kristall genom att utforma tvådimensionellt antiferromagneter. Det här är material där de magnetiska ögonblicken i deras atomer eller molekyler, vanligtvis relaterade till deras elektroners snurr, ligger i linje med låga temperaturer i ett regelbundet mönster, med närliggande snurr på olika undergaller som pekar i motsatta riktningar, så att det nästan inte uppvisar någon grov yttre magnetism.

Forskarna fann att elektronerna kollektivt imiterade magnetfältets fluktuationer i Higgs-bosonen. Higgs-bosonen är en elementär partikel (i standardmodellen för partiklar) som produceras genom kvant excitation av Higgs-fältet. I en bok från 1993 kallade den tidigare Fermilab-regissören Leon Lederman den teoretiska Higgs, "Guds partikel."

Fältet och partikeln är uppkallad efter den brittiska fysikern Peter Higgs, som 1964 föreslog mekanismen för att förklara varför vissa partiklar har massa. Förekomsten av Higgs-bosonen bekräftades 2012 av ATLAS- och CMS-samarbeten vid Large Hadron Collider på CERN.

I videon nedan, som är tillkännagivandet av upptäckten av Higgs-bosonen, kan professor Higgs ses dabba i hans ögon efter att ha väntat 48 år på bekräftelse av sin teori.

Den 10 december 2013 tilldelades Peter Higgs tillsammans med François Englert Nobelpriset i fysik för sina teoretiska förutsägelser om Higgs-bosonen.

För att få elektronerna att bete sig som Higgs-bosoner bombade forskarna materialet med neutroner. Elektronernas magnetfält började fluktuera på ett sätt som matematiskt liknade Higgs-bosonen.

En forskargrupp leddes av David Alan Tennant och Tao Hong vid Oak Ridge National Laboratory. Den andra gruppen leddes av Bernhard Keimer vid Max Planck Institute for Solid State Research.

Keimers grupp fann att beteendet hos deras material liknade beteendet hos Higgs-bosonen i en partikelaccelerator, såsom Large Hadron Collider. Där sönderfaller Higgs-bosonen snabbt till andra partiklar, såsom fotoner.

Inom Keimers antiferromagnet beter sig elektronerna som partiklar som kallas Goldstone-bosoner. Materialet som skapades av Tennants grupp gav ett Higgs-läge som inte sönderfaller.

En kvantfasövergång

Målet för båda grupperna är att observera en kvantfasövergång, där a materialets egenskaper kan förändras dramatiskt. Till skillnad från en standardfasövergång, såsom att vatten byter från en vätska till ett fast ämne, sker en kvantfasövergång när en fysisk parameter - såsom magnetfält eller tryck - varierar vid absolut noll temperatur.

Keimers grupp hoppas kunna observera en kvantfasövergång och andra konstiga egenskaper hos materia som är associerade med Higgs-läget. Tennant sa till Quanta Magazine: "Våra hjärnor har ingen naturlig intuition för kvantsystem. Att utforska naturen är full av överraskningar eftersom den är full av saker vi aldrig föreställt oss."


Titta på videon: 2019 Ferrari 412 By Ares Design Based On GTC4Lusso (Maj 2022).