Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriTəcrübədə ölçülən faktiki cihazı göstərən şəkil. GaAs çipi seyreltmə soyuducuda quraşdırmaq üçün PCB lövhəsinə quraşdırılmışdır. Qızıl naqillər cihazla elektrik əlaqəsi yaradır. Kredit: Guerrero-Suarez et al.

Güclü maqnit sahələri altında yerləşdirilmiş ikiölçülü (2D) sistemlərdəki elektronlar çox vaxt özünəməxsus şəkildə davranaraq, fraksiya kvant Hall mayelərinin yaranmasına səbəb olur. Bunlar elektronların kollektiv şəkildə davrandığı və elektron yükünün yalnız bir hissəsini daşıyan və qeyri-adi kvant statistikasına tabe olan yeni kvazirəciklər əmələ gətirdiyi maddənin ekzotik vəziyyətləridir.

1990-cı illərdə fiziklər 2D fraksiya kvant Hall vəziyyətlərinin sərhədi boyunca 1D kanallarında hərəkət edən bu fraksiya həyəcanlarının kollektiv hərəkətlərini təsvir edən şiral Luttinger maye nəzəriyyəsi kimi tanınan bir nəzəriyyə təqdim etdilər. Buna baxmayaraq, keçmiş eksperimental tapıntılar həmişə nəzəri proqnozlarla üst-üstə düşmürdü.

Purdue Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda fraksiya kvant Hall maye vəziyyətinin meydana çıxdığı bir cihazda 1D kənar rejimləri arasında tunelin ölçülməsi yolu ilə şiral Luttinger maye nəzəriyyəsinin bəzi proqnozlarını daha da sınamağa yönəlmiş bir araşdırma apardılar. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi X.-G tərəfindən edilən nəzəri proqnozları təsdiqləyən n=1/3 fraksiya kvant Hall vəziyyəti üçün universal anyon tunelinin birbaşa eksperimental sübutunu təqdim edir. Wen və 1990-cı illərin əvvəllərində əməkdaşlıq edənlər.

Phys.org-a məqalənin baş müəllifi Maykl Manfra dedi: “Artıq bir neçə ildir ki, mənim qrupum fraksiyalaşdırılmış yükü və fraksiya kvant Hall rejimində hörmə statistikasını ölçmək üçün Fabry-Pérot interferometrlərindən istifadə edir”.

“Kvant nöqtəsi kontaktları elektron Fabry-Perot interferometrindəki “şüa parçalayıcıları”dır. Biz bu cihazlarla başqa nələri ölçə biləcəyimiz barədə düşünməyə başladıq. Məlum oldu ki, fraksiya kvant Hall effekti vəziyyətinin sərhədi ətrafında dövr edən kənar rejimləri ən yaxşı şəkildə “xiral Luttinger mayesi” kimi təsvir olunur – ilk növbədə, bir ölçülü və ya güclü elektrolitlər altında qarşılıqlı təsir göstərən maye. nəzəriyyəçi X.-G Wen.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1760518309&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-evidence-universal-anyon-tunneling-chiral.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC43NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC43NiJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNzYiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1760518309763&bpp=1&bdt=181&idt=23&shv=r20251009&mjsv=m202510090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1760518091%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1760518091%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D87e2ccb6da8adec8%3AT%3D1751372215%3ART%3D1760518091%3AS%3DAA-AfjZUvMhCDRLD_DCppu51g7Xx&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1493318303014&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2116&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093846%2C31095106%2C31095209%2C31095217%2C95372730%2C95373013%2C95374042%2C95370792&oid=2&pvsid=8980625178421653&tmod=1491784928&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=481x574_l%7C481x574_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=206

Chiral Luttinger mayeləri onları məşhur Fermi mayelərindən fərqləndirən müxtəlif qeyri-adi xüsusiyyətlərə malikdir. Ən diqqətəlayiq məqamlardan biri odur ki, normal ohmik rezistorlarda cərəyan tətbiq olunan gərginliyə görə xətti olaraq artdığı halda , şiral Luttinger mayesində cərəyan və gərginlik arasındakı əlaqə qeyri-xəttidir və sözdə güc qanunu ilə təsvir olunur.

“Venin şiral Luttinger maye nəzəriyyəsinin proqnozlarından biri iki əks yayılan kənar rejimi arasında tunellə bağlı idi” dedi Manfra. “O, n=1/3 doldurma əmsalı ilə fraksiya kvant Hall vəziyyəti ilə əlaqəli şiral Luttinger mayesi üçün, iki əks yayılan kənar rejimi yaxınlaşdırdıqda, tunel keçiriciliyinin miqyaslı eksponent g = n = 1/3 ilə təsvir edilməli olduğunu proqnozlaşdırdı.”

Xiral Luttinger maye nəzəriyyəsi 1990-cı illərin əvvəllərinə aid olsa da, o vaxtdan bəri aparılan təcrübələr onun proqnozlarını qəti şəkildə təsdiq edə bilmədi. Manfra və onun həmkarları ədəbiyyatdakı bu boşluğu yeni dizayn edilmiş heterostrukturda tunelləri ölçməklə doldurmağa çalışdılar.

“Bizim fikrimiz ondan ibarət idi ki, yeni heterostruktur dizaynımız şiral Luttinger maye xassələrinin nümayişi ilə böyük problemin öhdəsindən gələ bilər, yəni kənar rekonstruksiyaya və qeyri-ideal davranışa səbəb olan yumşaq kənar rejim məhdudiyyəti” dedi Manfra.

“Bizim dizaynımız hər hansı bir hörmə statistikasının nümayişi üçün çox vacib olduğunu sübut etdi, buna görə də bunun kənar rejimdə tunelləmə təcrübələrində də kömək edə biləcəyini düşündük. Biz əlimizdəki yeni materiallarla bu problemi yenidən nəzərdən keçirməyin vaxtı olduğunu düşündük. Bu, bir il əvvəl sadəcə bir fərziyyə idi, lakin yaxşı bir təxmin olduğu ortaya çıxdı.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Təcrübələrini aparmaq üçün tədqiqatçılar bir-birindən 300 nm məsafədə yerləşən iki dar metal qapıdan ibarət olan kvant nöqtəsi kontaktından istifadə ediblər. Bu struktur onlara n=1/3 fraksiya kvant Hall vəziyyətinin iki əks-yayılma rejimini yaxınlaşdırmağa imkan verdi.

“Bunu etdikdə, hər kəs həssas gücləndiricilərlə ölçə biləcəyimiz bir tunel cərəyanı yaradaraq bir kənardan digər kənara tunel edə bilər” dedi Manfra. “Tunel keçiriciliyinin gərginliyini və maqnit sahəsindən asılılığını öyrənərək, Wenin şiral Luttinger maye nəzəriyyəsi ilə proqnozlaşdırıldığı kimi, miqyaslı eksponentin g=1/3 olduğunu müəyyən edə bildik. Bu təcrübələr bizdən milliKelvin temperaturunda və yüksək maqnit sahəsində (B~”10T) çox kiçik cərəyanları (~ 1 pikoAmp) ölçməyi tələb etdi.

Tədqiqatçılar ölçmələrini son dərəcə aşağı temperaturlara çata bilən və xüsusi olaraq tədqiqat məqsədləri üçün konfiqurasiya edilmiş xüsusi soyuducu cihaz olan seyreltmə soyuducuda apardılar. İstifadə etdikləri nümunələrin unikal xüsusiyyəti odur ki, onlar yeni təqdim edilmiş “ekran quyusu” heterostruktur dizaynına əməl ediblər. Bu dizayn son nəticədə kəskin kənar məhdudiyyətə gətirib çıxarır, şiral Luttinger maye xüsusiyyətlərini eksperimental olaraq müşahidə edilə bilər.

“Bu təcrübə ilə biz nümayiş etdirdik ki, kütləvi fraksiya kvant Hall vəziyyətinin kvantlaşdırılmasına cavabdeh olan topoloji qayda Fabry-Pérot cihazından istifadə etməklə tamamilə müəyyən edilə bilər” dedi Manfra. “Biz indi tək cihaz platformasında miqyaslanma eksponentini, istənilən yükü və istənilən hörmə statistikasını ölçmüşük. Bu, n=1/3-də topoloji sıranı tamamilə müəyyən edir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1760518309&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-evidence-universal-anyon-tunneling-chiral.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC43NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC43NiJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNzYiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1760518309763&bpp=1&bdt=182&idt=35&shv=r20251009&mjsv=m202510090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1760518091%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1760518091%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D87e2ccb6da8adec8%3AT%3D1751372215%3ART%3D1760518091%3AS%3DAA-AfjZUvMhCDRLD_DCppu51g7Xx&prev_fmts=0x0%2C540x280&nras=1&correlator=1493318303014&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4451&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093846%2C31095106%2C31095209%2C31095217%2C95372730%2C95373013%2C95374042%2C95370792&oid=2&pvsid=8980625178421653&tmod=1491784928&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=481x574_l%7C481x574_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=207

Bu son tədqiqat fraksiya kvant Hall mayelərinin tədqiqi və hələ qəti şəkildə təsdiqlənməmiş nəzəri proqnozların sınaqdan keçirilməsi üçün yeni imkanlar açdı. Gələcəkdə Manfra və onun həmkarları eyni eksperimental metodlardan digər maraqlı vəziyyətləri, məsələn, n=5/2-də ehtimal olunan qeyri-abel dövlətini öyrənmək üçün istifadə etməyə ümid edirlər.

“Ümid edirəm ki, bizim cihaz arxitekturamız təcrübəmizdə öyrənilən GaAs əsaslı heterostrukturlarda tapılmayan vəziyyətləri araşdırmaq üçün digər maraqlı material sistemlərinə də tətbiq olunacaq”, – Manfra əlavə edib. “2D material icması və ya kvant spinli maye icması məqaləmizdə qeyd olunan konsepsiyalardan istifadə etsə, çox gözəl olardı. Əslində, biz bunun qrafendə baş verdiyini artıq görürük. Bəzi gözəl müdaxilə və tunelləmə təcrübələri indi UCSB-də Andrea Young və Harvardda Filip Kimin qruplarında qrafendə aşağıdır.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu hesabat sizin üçün əhəmiyyətlidirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Ətraflı məlumat: Ramon Guerrero-Suarez et al, Universal anyon tunnelling in a chiral Luttinger maye, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-03039-9 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2502.20551

Jurnal məlumatı: Nature Physics , arXiv  

© 2025 Science X Network