Odkryto nowy typ cząstek kwantowych?

Podczas ostatnich eksperymentów, fizycy z Uniwersytetu Princeton byli "całkowicie zaskoczeni" odkryciem zachowania w izolatorze, które wcześniej było zarezerwowane tylko dla metali. Może to świadczyć o obecności nieznanych wcześniej cząstek kwantowych. Wyniki opublikowano w "Nature".

Zazwyczaj metale przewodzą prąd, a izolatory nie. Wynika to z faktu, że elektrony są na ogół bardzo ruchliwe w metalach, podczas gdy wysoki opór izolatorów spowalnia ten ruch. W metalach często obserwuje się tzw. oscylacje kwantowe.

Kiedy elektrony w metalach są wystawione na działanie pola magnetycznego w bardzo niskich temperaturach, są one w stanie przejść w stan kwantowy, który powoduje powstawanie oscylacji opornościowych w materiale. Do niedawnego uważano jednak, że stan ten nie jest możliwy do osiągnięcia w izolatorach ze względu na ich wysoką oporność.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Princeton szczegółowo opisuje, jak przypadkowo odkryto oscylacje kwantowe w izolatorze wykonanym z materiału zwanego diwelurkiem wolframu. Podczas pomiaru oporności materiału pod polem magnetycznym wykryto niezwykłe zachowanie.

Badacze zauważyli, że nie istnieje żadna aktualna teoria, która mogłaby opisać to zjawisko, ale wysunęli własną hipotezę. W rzeczywistości to nie same elektrony mogą oscylować. Zamiast tego, silne oddziaływania w materiale mogą tworzyć nowe kwantowe cząstki, które wykazują obserwowany przez nich efekt.

Uczeni nazwali hipotetyczne cząstki fermionami neutralnymi, ponieważ każda cząstka poruszająca się w izolatorze musiałaby mieć ładunek obojętny. Konieczne są jednak dalsze eksperymenty poszukujące fermionów neutralnych.