Científicos descubren una extraña sustancia hecha de partículas subatómicas: ScienceAlert

Los científicos siempre están buscando la próxima sustancia extraña y maravillosa, y la acaban de encontrar: un aislante unido a bosones para darle su nombre técnico, una sustancia nueva y, de hecho, un estado de la materia completamente nuevo.

Es una red formada por una capa de Diseleniuro de tungsteno y una capa de disulfuro de tungsteno Están colocados uno encima del otro pero no perfectamente alineados.

Este ligero desequilibrio crea lo que se conoce como patrón muaréAquí, se revelaron algunas propiedades interesantes.

Para comprender qué caracteriza a la materia, debe comprender qué son los bosones y los fermiones. A nivel cuántico, las partículas se agrupan en dos tipos principales: bosones (portadores de fuerza, como los fotones), que pueden compartir el mismo estado cuántico, y fermiones (partículas de materia, como los electrones), que no pueden. Los fermiones suelen ser más fáciles de tratar.

«Tradicionalmente, las personas han dedicado la mayor parte de sus esfuerzos a comprender qué sucede cuando se juntan muchos fermiones». Él dice El físico de materia condensada Chenhao Jin de la Universidad de California, Santa Bárbara (UCSB).

«El objetivo principal de nuestro trabajo es que creamos un nuevo material a partir de los bosones que interactúan».

Los fermiones también tienen un número cuántico medio entero de espines (por ejemplo, 3/2, 5/2), a diferencia de un espín entero completo (es decir, un número entero) de bosones, y ahí es donde se vuelve más interesante.

Dos fermiones, un electrón con carga negativa y un «agujero» con carga positiva opuesta donde podría estar el electrón, también pueden combinarse para formar un excitón con un espín entero completo, que también puede actuar como un bosón de partículas.

Usando una técnica basada en la luz llamada espectroscopia de bomba, los investigadores crearon y examinaron los comportamientos de los excitones en su sistema: electrones del disulfuro de tungsteno y «agujeros» del disulfuro de tungsteno.

Los científicos notaron que los excitones alcanzaron una cierta densidad, impulsados ​​por fuertes interacciones, y se volvieron incapaces de moverse. Esta inercia condujo a un estado cristalino que actuaba como aislante, un cierto material y estado que no habíamos visto antes.

«Lo que sucedió aquí es que descubrimos la relación que llevó a los bosones a un estado altamente ordenado». Él dice Físico Richen Xiong, de la Universidad de California

El equipo cree que su enfoque podría conducir al descubrimiento de más materia bosónica en el futuro y una forma mejorada para que todos los científicos estudien bosones en escenarios reales en lugar de en sistemas artificiales.

Si una sustancia recién descubierta no va a encontrar un uso práctico inmediato, puede pensar que no es tan importante, pero estas nuevas y extrañas creaciones están ayudando a los científicos a comprender cómo se forma el universo que nos rodea.

Si bien los excitones han sido bien estudiados en el pasado, lo que llama la atención aquí son las fuertes interacciones que tienen entre sí y las propiedades resultantes, creadas por la red de patrón muaré y la espectroscopia de sonda de bombeo.

Sabemos que algunos materiales tienen propiedades muy extrañas. Él dice Xiong. «Uno de los objetivos de la física de la materia condensada es comprender por qué tiene propiedades tan ricas y encontrar formas de hacer que estos comportamientos parezcan más confiables».

Investigación publicada en Ciencias.