Przełomowe odkrycie ujawniło istnienie cząstek podobnych do grawitacji wykazujących specyficzne zachowanie obrotowe w specjalnym rodzaju materiału znanego jako ułamkowe ciecze hali kwantowej. To odkrycie naukowców, w tym profesora Kun Yang z Florida State University, stanowi poważny skok w zrozumieniu tych unikalnych stanów materii. Te dziwne cząstki, podsumowane przez profesora Yanga w komentarzu w komentarzu innowacji, zachowują się podobnie do cząstek teoretycznych zwanych grawitacjami, które są częścią niektórych modeli grawitacji.

Te płyny kwantowe są intrygujące, ponieważ utrzymują swoje nietypowe właściwości, nawet gdy są zaburzone. Jednak kluczowy wgląd wykazał, że standardowy sposób wyjaśnienia tych właściwości pominął ważny element geometryczny. To odkrycie skłoniło badaczy do identyfikacji ruchów na dużą skalę w strukturze tych cieczy, które działają jak wibracje w kształcie materiału. Fascynujące jest to, że wibracje te odzwierciedlają zachowanie grawitacji, cząsteczki uważane są za siłę grawitacji.

Poprzez szczegółowe badania naukowcy potwierdzili obecność tych cząstek podobnych do grawitacji i, co ważniejsze, odkryli ich specyficzne zachowanie wirowania, znane jako chiralność. Chiralność odnosi się do sposobu, w jaki coś się obraca, albo zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aw tym przypadku cząstki wykazywały wyraźne zachowanie chiralne w oparciu o rodzaj cieczy, z której wyłonili się. Jak wyjaśnia profesor Yang: „Te cząstki podobne do grawitacji reprezentują unikalny aspekt geometrii w ułamkowych stanach hali kwantowej, oferując świeże spojrzenie na ich złożoną naturę”.

Główny przełom nastąpił, gdy zespół prowadzony przez prof. Yanga opisał, w jaki sposób konkretna technika rozpraszania Ramana, która wykorzystuje spolaryzowane światło, może wykryć te cząsteczki. Rozpraszanie Ramana jest procesem, w którym światło jest wchłaniane, a następnie emitowane w sposób, który ujawnia energię i wir tych cząstek. Wcześniejsze próby uchwycenia tego zachowania, kilkadziesiąt lat temu, nie miały czasu z powodu przestarzałych metod. Nowoczesne narzędzia umożliwiły jednak. Chociaż projekt napotkał opóźnienia po przejściu kluczowego badacza, inni współpracownicy kontynuowali pracę i ostatecznie potwierdzili obecność i zachowanie tych cząstek podobnych do grawitacji, popychając zarówno fizykę istoty skondensowanej, jak i szersze badanie grawitacji.

To odkrycie ma ogromne znaczenie. Może to być po raz pierwszy taka cząstka podobna do grawitacji o specyficznych charakterystykach wirowania, zaobserwowano w układzie fizycznym. Podczas gdy faktyczne grawitacje uważane za zaangażowane w fale grawitacyjne są nadal teoretyczne, obserwacja ta stanowi potężną analogię. Quasiparticles, które są nazwą nadawane tym wzbudzeniu w materiałach, są nieco podobne do prawdziwych cząstek, ale istnieją tylko w określonych warunkach. Większość quasiparticles ma znacznie prostsze cechy, co sprawia, że ​​odkrycie jednego z tak wyjątkowym obrotem jest szczególnie ważne. Jak podkreślił profesor Yang: „Te cząstki podobne do grawitacji nie zdarzają się po prostu przypadkiem; Zapewniają nowy sposób badania głębszej struktury i geometrii systemów hali kwantowej. ”

Badanie oferuje również nowe ścieżki do badania tych złożonych materiałów. Tradycyjne metody zwykle koncentrują się na krawędziach systemów, które mogą być trudne do interpretacji z powodu różnych skomplikowanych czynników. Nowe podejście rozpraszania Ramana wygląda bezpośrednio w wnętrze materiału, oferując znacznie wyraźniejszy widok. Ta metoda może również pomóc naukowcom zbadać niektóre rodzaje frakcjonalnych cieczy hall kwantowych, które mogą ostatecznie prowadzić do przełomu w zaawansowanym obliczeniu kwantowym.

Połączenie między tymi cząstkami podobnymi do grawitacji i prawdziwymi grawitacjami, które są powiązane z siłą grawitacji, wykracza poza metaforę. Oba obszary badań – zmysłowe materia i grawitacja – wykorzystują podobne modele matematyczne, szczególnie przy badaniu mniejszej liczby wymiarów. Chociaż „grawitacje” znalezione w tych systemach nie są takie same, jak przewidywane przez teorię grawitacji Einsteina, mają wystarczające podobieństwa, aby zachęcić do większej współpracy naukowców w tych dziedzinach. Yang i jego zespół uważają, że dalej badając te połączenia, możemy odblokować nowe spostrzeżenia zarówno w naturze materii, jak i sił kształtujących wszechświat.

Odkrycie to stanowi znaczący postęp w zrozumieniu misternych stanów materii i toruje drogę dla ekscytujących nowych możliwości badawczych. Gdy naukowcy nadal zagłębiają się w te cząstki podobne do grawitacji, możemy uzyskać wyraźniejsze zrozumienie podstawowej struktury wszechświata i regulujących ją sił.

Referencje dziennika

Yang, Kun. „Wzbudzenie podobne do grawitacji zaobserwowane z przewidywaną chiralnością w ułamkowych płynach hali kwantowej”. Innowacja, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100641

O autorze

Dr. Kun (杨昆) jest profesorem fizyki McKenzie na Florida State University, a także stowarzyszonym członkiem National High Magnetic Field Lab w Tallahassee, Floryda, USA. Otrzymał doktorat. Z Indiana University w 1994 r. Po pracy podoktoranckiej w Princeton i Caltech dołączył do Wydziału Uniwersytetu Stanowego Florida w 1999 r. Jego zainteresowanie badawcze dotyczy teoretycznej skondensowanej materii i fizyki statystycznej. Wyróżnienia i nagrody, które otrzymał przez lata, to Alfred Sloan Fellowship w 1999 r., Wybitna nagroda Young Researcher of zagranicznego Chińskiego Stowarzyszenia Fizyki w 2004 r. Oraz Wybitną nagrodę sędziego American Physical Society (APS) w 2015 r. Został wybrany członkiem American Physical Society Society Society w 2011 r. I Fellow of American Association for Advancement of Science (AAAS) w 2016 r.

Dr Yang Kun ukończył Department of Physics of Fudan University w 1989 r., A następnie udał się do Stanów Zjednoczonych w ramach programu CUSPEA i uzyskał stopień doktora na Uniwersytecie Indiana w 1994 roku. Później pracował w badaniach doktorantowych na Princeton University i California Institute of Technology. Od 1999 roku uczył na Florida State University i jest obecnie wykładowcą McKenzie. Zdobył nagrodę Sloan Research Award, nagrodę Młodzieży Badań nad zagranicznym Chinese Physics Society i innych wyróżnień, i został wybrany jako członek American Physics Society i American Society for the Advancement of Science.