2026. július 21., Jelizaveta Avdeenko
CERN
Az Orosz Kvantumközpont, az ITMO Egyetem és a Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet fizikusai első alkalommal figyeltek meg Wigner-kristályt kétdimenziós anyagban ultraerős mágneses mezők használata nélkül. Ezt a „fagyott” elektronállapotot kilencven évvel ezelőtt megjósolták, de csak most figyelték meg különleges feltételek nélkül. Az Orosz Kvantumközpont sajtószolgálata jelentette ezt a Gazeta.Ru-nak.
A Wigner-kristály egy speciális kvantumállapot, amelyben az elektronok megszűnnek szabadon mozogni, és egy szabályos rácsban „megfagynak”. Normál körülmények között az elektronok véletlenszerűen mozognak egy vezetőben, de amikor sűrűségük minimálisra csökken, a kölcsönös taszító erők válnak dominánssá, és az elektronok számára kedvezőbb, ha rögzített pozíciókban maradnak megfagyva. Ezt a jelenséget az amerikai fizikus, Eugene Wigner jósolta meg 1934-ben, de sokáig rejtélyes maradt, mivel kísérletileg még nem figyelték meg erős mágneses tér nélküli kétdimenziós rendszerekben.
Új tanulmányukban a tudósok egy volfrám-diszelenid – egy atomréteg vastagságú félvezető, százezerszer vékonyabb, mint az emberi hajszál – monoréteget hűtöttek 26 K-re (–247 °C-ra), és pontosan beállították az elektronsűrűséget. Az ITMO Egyetem kutatói egy elméleti modellt és protokollt fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi számukra a rács periódusának meghatározását a reflexiós spektrumokból: amikor az elektronok rendeződnek, az anyag optikai válasza jellegzetes módon megváltozik.
„Elsőként bizonyítottuk, hogy az elektronok ilyen összetett állapota közvetlenül megfigyelhető fénnyel. Az elektronok szabályos szerkezetet alkotnak, és ez a szerkezet megváltoztatja az anyag optikai válaszát. Ez új eszközt biztosít a kvantumállapotok tanulmányozásához, amelyekben nagyszámú részecske egyetlen entitásként viselkedik” – jegyezte meg Alexander Chernov , az Orosz Kvantumközpont és az MIPT kutatócsoportjának vezetője.
Ennek a megközelítésnek a legfontosabb előnye az érintkezésmentesség: nincs szükség a minta elektromos érintkezőkkel való bonyolítására vagy ultraerős mágnesek használatára. Ezek a struktúrák potenciálisan a kvantumszimulátorok alapjává válhatnak – olyan platformoké, amelyek reprodukálják az összetett anyagok viselkedését, ami a klasszikus szuperszámítógépek számára elérhetetlen.
