(agsandrew/iStock/Getty Images) Bijna 20 jaar later onderzoekers voorspelden eerst elektronenvierlingen , het bewijs van hun bestaan is aangetoond in experimentele opstellingen, wat neerkomt op een gloednieuw stand van zaken dat opent een heel nieuw veld van mogelijkheden in de natuurkunde.
Technisch gesproken hebben we het hier over fermionische verviervoudiging, verwijzend naar het type deeltjes dat erbij betrokken is en hoe ze met elkaar omgaan. Nu wetenschappers het hebben gevonden, kunnen ze aan de slag om erachter te komen hoe het te gebruiken.
Als je denkt aan supergeleiding , waar de elektrische weerstand nul is, heb je elektronenparen nodig - bekend als Cooper-paren - vormen en condenseren. Iets soortgelijks gebeurt met vier elektronen in deze nieuwe toestand.
'Het zal waarschijnlijk vele jaren van onderzoek vergen om deze toestand volledig te begrijpen' zegt theoretisch natuurkundige Egor Babaev van het KTH Royal Institute of Technology in Zweden en de senior onderzoeker voor de nieuwe studie. Babaev deed de oorspronkelijke voorspelling uit 2004 over deze toestand van de materie.
Om elektronenverviervoudiging te laten plaatsvinden, moet worden voorkomen dat de deeltjes paren en stromen zonder weerstand in normaal supergeleider omstandigheden, iets waarvan wetenschappers tot voor kort niet eens zeker wisten of het mogelijk was.
Babaev en zijn collega's keken naar een op ijzer gebaseerd supergeleidermateriaal genaamd Ba1−xKxVertrouwentweeNet zotwee(zie hieronder) voor hun experimenten, eerder geïdentificeerd omdat ze mogelijk ongebruikelijke effecten veroorzaken. Het materiaal is getest op elektrische weerstand en andere eigenschappen bij verschillende temperaturen.
(Vadim Grinenko / Federico Caglieris)
De experimenten toonden bewijs van het doorbreken van tijdomkeringssymmetrie, een concept in de natuurkunde waarbij het negatief draaien van tijduitdrukkingen in formules dezelfde gebeurtenis achteruit kan laten lopen of bewegingen in de tegenovergestelde richtingen kan draaien.
'Maar in het geval van een vier- fermion condensaat dat we rapporteren, de tijdomkering brengt het in een andere staat,' zegt Babaev .
Alles bij elkaar genomen wijzen de metingen die uit de experimenten zijn geregistreerd op een langeafstandsvolgorde: niet tussen paren elektronen (zoals bij supergeleiding), maar tussen paren paren. Dat is fermionische verviervoudiging en een nieuwe staat van materie.
De toestand van supergeleiding wordt overal gebruikt, van kwantumcomputers tot magnetische resonantie beeldvorming ( MRI ) scanners, maar het valt nog te bezien wat er in petto is voor de nieuwe staat van materie die mogelijk wordt gemaakt door fermionische verviervoudiging. Het wordt een BTRS (gebroken tijdomkeringssymmetrie) kwartsmetaalfase genoemd.
Met andere Recent onderzoek wijzend op steeds meer supergeleiders die niet de symmetrie of de stabiliteit hebben die eerder van deze materialen werd verwacht, zeggen de onderzoekers dat dit soort toestanden van alternatieve materie misschien niet zo zeldzaam zijn.
'De experimenten openen een aantal nieuwe vragen en onthullen een aantal andere ongebruikelijke eigenschappen die verband houden met de reactie op thermische gradiënten, magnetische velden en ultrageluid die nog beter moeten worden begrepen,' zegt Babaev .
Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurfysica .