Физики спустя 90 лет поисков получили квантовый кристалл из электронов

Американские ученые из Принстонского университета доказали верность теории нобелевского лауреата по физике Юджина Вигнера, 90 лет назад предсказавшего возможность существования особого вида материи, в которой вообще нет атомов. Она состоит из электронов, захваченных собственным взаимоотталкиванием. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.

В статье 1934 года Вигнер предположил, что при чрезвычайно низких температурах отталкивающее взаимодействие между электронами приведет к тому, что их потенциальная энергия заставит частицы остановиться и распасться на кристаллоподобные решетки.

Эти кристаллы должны вести себя не в соответствии с классической физикой, а в соответствии с квантовой механикой, где связанные электроны будут действовать не как дискретные частицы, а как отдельные волны. Концепцию назвали кристаллом Вигнера, и до последнего времени такое вещество считалось лишь гипотетически возможным.

Научная группа из Принстона сумела индуцировать электронный вигнеровский кристалл в очищенном графене с помощью магнитных полей. Для этого потребовалось охладить материал до температуры немногим выше абсолютного ноля.

При определенном уровне плотности физикам удалось добиться состояния, при котором электроны действительно образовали кристаллическую решетку. Силы взаимного отталкивания не дали им разлететься друг от друга.

Ученым также удалось заснять квантовый кристалл с помощью туннельной микроскопии, позволяющей исследовать материалы на атомном уровне.