Kvasi-partikler med afstembare interaktioner

Kvantemekanikkens love tillader eksistensen af ​​'kvasi-partikler':excitationer i materialer, der opfører sig nøjagtigt som almindelige partikler. En stor fordel ved kvasipartikler i forhold til almindelige partikler er, at deres egenskaber kan konstrueres. I en Naturmaterialer Nyheder og visninger i denne uge, IoP-fysiker Erik van Heumen beskriver nylige eksperimenter, hvor selv interaktionerne mellem kvasipartikler kan tunes.

I de seneste år, den matematiske gren af ​​topologi, studerer tingenes former, og den fysiske gren af ​​det kondenserede stofs fysik, studerer opførsel af faste stoffer og væsker, er smeltet sammen til et spændende nyt forskningsfelt:topologiske materialer. Et af de mest spændende aspekter af dette kombinerede felt er fremkomsten af ​​eksotiske kvasipartikler:lokale forstyrrelser i materialer, der opfører sig nøjagtigt som partikler. At sådanne kvasipartikler kan eksistere, var allerede kendt fra kvantebeskrivelsen af ​​simple materialer. Hvad kombinationen med topologi tilbyder, er et helt nyt sæt af sådanne partikler, kendt for eksempel som Dirac og Weyl fermioner, aksioner og magnetiske monopoler.

Tekniske interaktioner

At frigøre sig fra de strenge regler for almindelige partikler dikteret af naturen, forskere får kontrol over kvasipartiklernes egenskaber ved et omhyggeligt valg af de materialer, der bruges til at generere dem. Et ønske, der har stået højt på listen, har været at finde materialer, hvor typen og styrken af ​​interaktioner mellem kvasipartikler kan afstemmes.

For nylig, en familie af materialer blev opdaget, som indeholder atomer arrangeret i et såkaldt kagome-gitter. I hans artikel 'Nyheder og visninger', Erik van Heumen beskriver eksperimenter, rapporteret om i den seneste udgave af Naturmaterialer , der antyder dannelsen i disse materialer af en såkaldt 'flux-density wave', en excitation, der giver den første bekræftelse af de teoretiske forudsigelser om, at disse materialer kunne være vært for eksotisk interagerende kvasipartikler. Det faktum, at sådanne afstembare interaktioner mellem kvasipartikler i materialer nu kan skabes i laboratoriet, lover meget for fremtidige studier af topologiske materialer.