Физики впервые изучили внутреннюю структуру квантового Вигнеровского кристалла

МОСКВА, 11 августа. /ТАСС/. Европейские и японские физики впервые в истории проследили за тем, как меняется внутренняя структура так называемого Вигнеровского кристалла - экзотической квантовой формы материи, состоящей из особым образом упорядоченных электронов. Эти опыты открыли дорогу к управлению поведением и свойствами этих квантовых структур, сообщила пресс-служба швейцарского Базельского университета.

"Что самое интересное, взаимодействия между светом и данными квантовыми кристаллами позволяют нам не только понять, как распределены электроны внутри них, но и раскрыть их квантовую динамику. Это позволяет нам на практике связывать различные экспериментальные наблюдения с теоретическими выкладками из физики многих тел", - заявил научный сотрудник Мюнхенского технического университета (Германия) Фабиан Пихлер, чьи слова приводит пресс-служба Базельского университета.

Как отмечается в сообщении, Вигнеровские кристаллы представляют собой экзотическую квантовую форму материи, чье существование было предсказано известным американо-венгерским физиком Юджином Вигнером. Еще в 1934 году он обнаружил, что при определенных условиях облако из электронов, присутствующее в пустоте вакуума или внутри какой-то другой формы материи, может равномерно распределиться в пространстве и образовать структуру, похожую на классический кристалл.

Долгое время Вигнеровские кристаллы оставались предметом умозрительных экспериментов, однако открытие в прошлом десятилетии большого числа двумерных материалов с необычными электронными характеристиками открыло для ученых возможность создавать подобные структуры на практике. Первые опыты с ними подтвердили существование Вигнеровских кристаллов, но не дали ученым возможности изучить их структуру и эволюцию под действием внешних сил.

Для решения этой задачи Пихлер и ученые создали устройство, которое позволяет изучать при помощи лазера внутренние процессы в Вигнеровском кристалле, возникающем внутри прослойки диселенида вольфрама, двумерного материала толщиной в один атом. Это стало возможным благодаря тому, что взаимодействия между частицами света и электронами в данной квантовой сущности приводят к формированию особых квазичастиц-поляронов.

Свойства и характер движения поляронов зависят от распределения и характера связей между электронами, что позволяет использовать эти квазичастицы для наблюдений за тем, как меняется структура Вигнеровского кристалла при различных внешних воздействиях. Также это дает возможность манипулировать магнитными свойствами Вигнеровских кристаллов и другими их физическими характеристиками при помощи особым образом "закрученных" лазерных импульсов, что позволит использовать эти структуры в квантовых устройствах в ближайшем будущем, подытожили исследователи.