Quasiparticles เฟอร์ไมโอนิกถูก 'หายไป' อย่างช้าๆ เป็นครั้งแรก - โลกฟิสิกส์

นักวิจัยได้สังเกตโดยตรงว่าอนุภาคเฟอร์ไมโอนิกค่อยๆ "หายไป" เป็นครั้งแรก การกระทำที่หายไปนี้เกิดขึ้นใกล้กับช่วงเปลี่ยนผ่านของควอนตัมในสิ่งที่เรียกว่าสารประกอบเฮฟวี่เฟอร์เมียน เช่นเดียวกับการพัฒนาความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความเสถียรของอนุภาคเฟอร์มิโอนิก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจมีการประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีสารสนเทศควอนตัม

การเปลี่ยนสถานะที่รู้จักกันดีที่สุดเกิดขึ้นเมื่อน้ำเปลี่ยนเป็นน้ำแข็งทันทีที่อุณหภูมิเย็นลงต่ำกว่า 0 °C ลักษณะของน้ำแข็งแตกต่างอย่างมากกับลักษณะของน้ำของเหลว ความหนาแน่นของน้ำแข็งต่ำกว่ามาก และโครงสร้างของน้ำแข็งก็เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ในบางช่วงการเปลี่ยนผ่าน การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป ตัวอย่างเช่น เหล็กเปลี่ยนจากการเป็นเฟอร์โรแมกเนติกไปเป็นพาราแมกเนติกเมื่อถูกความร้อนถึง 760 °C แต่เมื่อการเปลี่ยนแปลงดำเนินไป ระบบจะใช้เวลานานขึ้นเรื่อยๆ เพื่อเข้าสู่สภาวะสมดุล ซึ่งจะทำให้การเปลี่ยนแปลงช้าลงและทำให้ต่อเนื่องมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าทั้งสองเฟส (เฟอร์โรแมกเนติกและพาราแมกเนติก) จะมีพลังงานอยู่ใกล้กันมากขึ้น

ปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องปกติสำหรับการเปลี่ยนเฟสที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นของโบซอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่เป็นสื่อกลางในการโต้ตอบ (รวมถึงปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดอำนาจแม่เหล็ก) อย่างไรก็ตาม ในระดับพื้นฐาน สสารไม่ได้ประกอบด้วยโบซอน แต่เป็นเฟอร์มิออน

“อิเล็กตรอนอยู่ในตระกูลเฟอร์มิออน” สมาชิกในทีมวิจัยตั้งข้อสังเกต โชวอน ปาล“และสสารที่ประกอบด้วยอนุภาคเหล่านี้มักจะไม่สามารถถูกทำลายได้เนื่องจากกฎพื้นฐานของธรรมชาติ เฟอร์มิออนจึงไม่สามารถหายไปได้ และด้วยเหตุนี้พวกมันจึงไม่เคยเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟสเลย”

การทับซ้อนของสถานะอิเล็กตรอนสองประเภท

Pal และเพื่อนร่วมงานใช้การวัดสเปกโทรสโกปีโดเมนเวลาแบบเทอร์เฮิร์ตซ์ มานเฟรด ไฟบิกกลุ่มของที่ ETH ซูริกสวิตเซอร์แลนด์ สังเกตการชะลอตัวที่สำคัญนี้ใกล้กับการเปลี่ยนเฟสควอนตัมใน YbRh₂Si₂. Quasiparticles ในวัสดุนี้ประกอบด้วยการซ้อนทับของสถานะอิเล็กตรอนสองประเภท: หนึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนเฉพาะที่เหมือนกับที่พบในฉนวน และอีกชนิดหนึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เหมือนในโลหะ ลักษณะเด่นประการหนึ่งของการวางซ้อนนี้คือ ในระดับหนึ่ง อิเล็กตรอนมีพันธะเชิงพื้นที่ ซึ่งทำให้พวกมันมีมวลประสิทธิผล 10³ เพื่อ 10⁴ มากกว่ามวลที่เหลือของอิเล็กตรอนปกติ สารประกอบที่รองรับการจับประเภทนี้จึงเรียกว่าสารประกอบเฮฟวี่เฟอร์เมียน

ในทางตรงกันข้ามกับอิเล็กตรอน "ปกติ" quasiparticles เหล่านี้ซึ่งมีอยู่ในระบอบควอนตัมเท่านั้นสามารถถูกทำลายได้ในระหว่างการเปลี่ยนเฟส นี่เป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้พวกเขาผ่านการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเทียบได้กับการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับโบซอน Pal กล่าว

เลขยกกำลังวิกฤต

ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยได้แยกพารามิเตอร์ที่เรียกว่าเลขชี้กำลังวิกฤต ซึ่งเกี่ยวข้องกับการล่มสลายของความน่าจะเป็นที่จะเกิดสถานะแปลกใหม่เหล่านี้ในช่วงการเปลี่ยนผ่าน “เลขชี้กำลังวิกฤตสามารถใช้ในการจำแนกประเภทการเปลี่ยนสถานะได้ และแนวคิดนี้สามารถขยายออกไปเพื่อจำแนกประเภทการเปลี่ยนผ่านได้ ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการแยกย่อยของพารามิเตอร์ลำดับโบโซนิก เช่น การทำให้เป็นแม่เหล็กในการเปลี่ยนผ่านแบบเฟอร์โรแมกเนติก แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนเฟสที่แปลกใหม่ด้วยการทำลายของเฟอร์มิโอนิกด้วย อนุภาค” Pal ซึ่งตอนนี้อยู่ที่นี้อธิบาย ไนเซอร์ ในประเทศอินเดีย

Majorana bosons อาจมีอยู่ในระบบการกระจายตัว การคำนวณแนะนำ

นักวิจัยใช้รังสีเทราเฮิร์ตซ์เนื่องจากระดับพลังงานของมันอยู่ในระดับที่เทียบเท่ากับระดับพลังงานภายในของเฟอร์มิออนหนัก “เมื่อกระตุ้นด้วย THz อนุภาคควาซิพติเคิลจะสลายตัวและหายไป ส่งผลให้ระบบเข้าสู่สภาวะไม่สมดุล” Pal อธิบาย “โดยธรรมชาติแล้ว มันมุ่งมั่นที่จะกลับคืนสู่สมดุลผ่านการเกิดขึ้นใหม่ของอนุภาคควาซิพพาร์ติเคิล และกระบวนการสร้างใหม่นี้เกิดขึ้นหลังจากการหน่วงเวลาระยะหนึ่งซึ่งสอดคล้องกับระดับพลังงานภายในของระบบเฟอร์มิออนหนัก”

ด้วยการวัดการตอบสนองที่ล่าช้านี้ ทีมงานจึงสามารถสังเกตและระบุลักษณะวิวัฒนาการ ซึ่งก็คือ การหายตัวไปและการปรากฏอีกครั้งของอนุภาคควาซิพพาร์ติเคิลได้

การศึกษาซึ่งมีรายละเอียดอยู่ใน ฟิสิกส์ธรรมชาติเน้นย้ำถึงวิธีใหม่ในการตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุจำนวนมากในวัสดุควอนตัมที่แปลกใหม่บางชนิด เช่น สารประกอบเฮฟวี่เฟอร์เมียน “นี่เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการตรวจสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุที่แตกต่างกัน เพื่อเปิดเผยฟิสิกส์ของการเปลี่ยนเฟสในโลกควอนตัม” Pal กล่าว โลกฟิสิกส์.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. ยานยนต์ / EVs, คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ChartPrime. ยกระดับเกมการซื้อขายของคุณด้วย ChartPrime เข้าถึงได้ที่นี่.
• BlockOffsets การปรับปรุงการเป็นเจ้าของออฟเซ็ตด้านสิ่งแวดล้อมให้ทันสมัย เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/fermionic-quasiparticles-caught-slowly-disappearing-for-the-first-time/