Yeni bir çalışmada, Brown Üniversitesi fizikçileri, beklenmedik şekillerde davranan ve bilim adamlarının kuantum dünyasına dair anlayışını önemli ölçüde genişletebilecek yeni bir kuantum parçacıkları sınıfı (fraksiyonel eksitonlar) keşfettiler.
Brown Üniversitesi fizik profesörü Jia Li, “Bulgularımız, net yük taşımayan ancak benzersiz kuantum istatistiklerini takip eden tamamen yeni bir kuantum parçacıkları sınıfına işaret ediyor” dedi.
Araştırma, Brown Üniversitesi’nden üç yüksek lisans öğrencisi ve bir fizik profesörü ile işbirliği içinde yürütüldü. Çalışmanın sonuçları Nature dergisinde yayınlandı.
Ekibin keşfi, kesirli kuantum Hall etkisi olarak bilinen bir olguyla ilgilidir. Deneyler sırasında araştırmacılar, altıgen bor nitrürden oluşan yalıtkan bir kristalle ayrılmış iki ince grafen katmanından oluşan bir yapı oluşturdular. Bu düzen, elektrik yüklerinin hareketini dikkatli bir şekilde kontrol etmelerine ve eksiton olarak bilinen parçacıkları üretmelerine olanak sağladı.
Ekip, sistemi Dünya’nınkinden milyonlarca kat daha güçlü olan son derece güçlü manyetik alanlara maruz bırakarak, alışılmadık özelliklere sahip yeni kesirli eksitonları gözlemledi. Bu parçacıklar, her iki parçacık türünün özelliklerini sergileyen, geleneksel bozon veya fermiyon kategorilerinden hiçbirine uymuyordu.
“Bu beklenmedik davranış, kesirli eksitonların benzersiz kuantum özelliklerine sahip tamamen yeni bir parçacık sınıfını temsil edebileceğini gösteriyor. Kesirli kuantum Hall etkisi rejiminde eksitonların var olabileceğini ve bu eksitonların bazılarının kesirli yüke sahip parçacıkların eşleşmesinden kaynaklandığını gösterdik” dedi çalışmanın ortak yazarlarından biri.
Yeni bir parçacık sınıfının varlığı, gelecekte bilginin kuantum düzeyinde saklanma ve işlenme biçiminin iyileştirilmesine yardımcı olabilir ve bu da daha hızlı ve daha güvenilir kuantum bilgisayarların yaratılmasına yol açabilir.
“Bu olguyu incelemek ve yönetmek için etkili bir şekilde yeni bir boyut açtık ve bu sadece başlangıç. İlk kez bu tür parçacıkların varlığını deneysel olarak kanıtladık ve şimdi onların yeteneklerini daha da araştırıyoruz. Bu, kuantum mekaniğinin farkında olmadığımız ya da en azından şimdiye kadar öneminin farkına varamadığımız bir yönüdür” dedi Lee.
Ekibin bir sonraki adımı, kesirli eksitonların etkileşimini ve davranışlarını nasıl kontrol edebileceklerini incelemek olacak.
