A Wigner-kristály rejtélyének megoldása
Kilencven évvel ezelőtt Wigner Jenő elméleti fizikus megjósolta a Wigner-kristály létezését, és most a Princeton Egyetem kutatói végre közvetlen megfigyeléses bizonyítékot szereztek arra, hogy ez a különleges anyag valóban létezik.
Wigner Jenő elmélete szerint a szabad elektronok egy atomoktól mentes környezetben saját taszításuk révén kristályszerű rácsszerkezetekbe rendeződhetnek. A Princeton Egyetem fizikusai, köztük Al Yazdani, most bebizonyították ezt a jelenséget, amelyet a Nature folyóiratban publikáltak.
A Wigner-kristály az anyag egy kvantumfázisa, amelyet számos tanulmány tárgyalt, de eddig csak közvetett bizonyítékokat találtak a létezésére. A fizikusok most egy speciális grafénben indukáltak elektron Wigner-kristályt, melynek sűrűségét mágneses mezők segítségével állították be.
A kutatók mérései megerősítették, hogy a kristály háromszög alakú rácsot alkot kétdimenziós térben, és az elektronok nem egyetlen pontot foglalnak el a rácsban, hanem egy elmosódott pozíciótartományt, amit nullponti mozgásként írnak le. Ez a mozgás a köztük lévő távolság egyharmadát fedi le, ami a Wigner-kristályt egyedülálló kvantumkristállyá teszi.
A kutatók nagy felbontású pásztázó alagútmikroszkópiát használtak a kristályfázis méréséhez, amely lehetővé tette számukra, hogy közvetlen képeket készítsenek erről a különleges állapotról. Ezzel a módszerrel sikerült megfigyelniük az elektronok spontán rendeződését kristályba.
Ez a felfedezés nemcsak a Wigner-kristály létezését igazolja, hanem új lehetőségeket nyit meg a kvantumanyagok további tanulmányozására is. Az eredmények ellentmondanak a korábbi elméleteknek, amelyek szerint a sűrűségtartománynak kicsinek kell lennie, hiszen a kristály stabil maradhat, ha a sűrűséget elég nagy mértékben hangolják.