Загадка «пі-тону»: відкрито нову квазічастинку

Вчені з Віденського технологічного університету виявили нову квазічастинку, яку назвали «лід-тоном».

У новій статті, опублікованій в Physical Review Letters, команда з Інституту фізики твердих тіл під керівництвом Карстена Хельда розповіла про досить цікаве відкриття. "Уявіть собі, що атоми розташовані всередині кристала в рамках певної схеми, а при кожному атомі знаходиться рухомий електрон. Однак, вивчаючи кристал, ви розумієте, що у одного конкретного атома електрон відсутній - це ми називаємо «дірою», пояснює Хельд.

Подібні «електронні діри» найчастіше виявляються квазічастинками - явищами, які проявляються тільки всередині твердих тіл. Наприклад, подібні «діри» дозволяють електронам проходити крізь напівпровідники. Сама по собі «діра» вважається за самостійну квазічаститцю або, в окремих випадках, за частину більш складної квазічастинки.

Команді Хельда пощастило відкрити нову, раніше невідому квазічастицю, яку фізики прозвали «пі-тон». Вона включає в себе два електрони і дві діри, що робить її досить великою серед собі подібних. Пі-тон активується поглинанням фотона. До речі, назва - це кумедна гра слів, у якої є математична основа: - тони всередині структури завжди на 180 градусів протилежні своїм сусідам, а 180 градусів - це якраз «кут пі, вимірений в радіанах», як запевняють самі фізики.

Експерименти з квазічастинками можуть просунути сучасну фізику і наше розуміння властивостей різних матеріалів на якісно новий рівень, однак для цього необхідні конкретні і досить важкодосяжні умови. Так, у 2016 році вчені пробували використовувати надохолоджений квантовий газ, але для пі-тонів цього може бути недостатньо. Так що в даний час команда зайнята винаходом способів перенесення результатів комп'ютерних симуляцій на реальну, фізичну модель.