İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kvant Holl mayelərində yaranan partonların qeyri-elastik işıq səpələnməsi yolu ilə araşdırılması. Müəllif: Nanjing Universitetindəki Prof. Lingjie Du-nun tədqiqat qrupu.

Mənfi yüklü hissəciklər olan elektronlar bəzən hərəkətlərini kvazipartiküllər adlanan müəyyən kollektiv həyəcanlanmalar yaradan şəkildə əlaqələndirirlər. Bunun baş verdiyi bir hal, elektronların çox nazik bir təbəqə ilə məhdudlaşdığı, 0 kelvin ətrafındakı temperatura qədər soyudulan və çox güclü maqnit sahəsinə məruz qaldığı zaman ortaya çıxan kvant Holl effektidir.

Parton nəzəriyyəsi adlanan bir çərçivə, kvant Holl vəziyyətlərinin kollektiv həyəcanlarını izah etmək üçün ortaya çıxan partonların (yəni, kondensasiya olunmuş maddə fizikasında kvarklara bənzər kvazipartiküllər, hissəciklər fizikasında kvarklar və qlüonlarla qarışdırılmamalıdır) mövcudluğunu fərz etdi.

Son həndəsi nəzəri çərçivələr də sistemin kvant metrikasındakı (yəni, kvant vəziyyətinin “formasını” təsvir edən kəmiyyət) kiçik dalğalanmaların kiral qravitonlar adlanan kollektiv spin-2 həyəcanları yaratdığını göstərir .

2024-cü ildə Nanjing Universitetinin və digər institutların tədqiqatçıları, indiyə qədər müşahidə edilməsi çətin olan kiral qravitonların mövcudluğunu dəstəkləyən eksperimental dəlillər toplamağa başladılar.

Onların ən son işi, Nature Physics jurnalında dərc olunub , biri aşağı enerji diapazonunda, digəri isə yüksək enerji diapazonunda olmaqla birdən çox kiral qravitonun müşahidəsindən bəhs edir. Bu müşahidə, fraksiyalaşmış kvant maddəsində (yəni, hissəciklərin daha kiçik kvazipartiküllərə parçalandığı görünən sistemlərdə) gizlənmiş partonları araşdırmaq üçün perspektivli yeni bir yanaşma təqdim edir.

Məqalənin baş müəllifi Lingjie Du Phys.org-a bildirib ki, “Kassiar kvant Holl (FQH) vəziyyətlərində yarı doldurulma ətrafında yalnız bir növ kiral qraviton rejimi müşahidə etdik ki, bu da hazırda aşağı enerjili qraviton adlanır”.

“Daha sonra, təxminən dörddə bir doldurma zamanı, v = 2/7 və 2/9 kimi doldurma amillərində, aşağı enerjili qravitonla yanaşı, yüksək enerjili qraviton da müşahidə etdik. Bu tapıntı əhəmiyyətlidir. 2024-cü ildə apardığımız əvvəlki eksperimental işimiz göstərdi ki, qraviton enerjisi FQH vəziyyəti ilə əlaqəli kəsr yükü ilə mütənasibdir.”

“Buna görə də, bir FQH vəziyyətində iki qraviton rejiminin müşahidəsi, FQH effektinin parton nəzəriyyəsi daxilində təbii olaraq başa düşülə bilən iki fərqli kəsr yükünün mövcudluğuna işarə edir.”

Yaranan partonları aşkar etmək üçün kiral qravitonlardan istifadə

Əvvəlki tədqiqatlarda Du və həmkarları aşağı enerjili qraviton kimi tanınan bir şeyi eksperimental olaraq müşahidə etmişdilər, lakin yüksək enerjili qraviton müşahidə etməmişdilər. Aşağı enerjili qravitonlar, FQH effektində ortaya çıxan və ortaya çıxması üçün daha az enerji tələb edən kvazipartiküllərdir, yüksək enerjili partonları araşdırmaq isə daha yüksək enerji həyəcanları tələb edir.

Yüksək enerjili partonları müşahidə etmək tədqiqatçılar üçün əsas məqsəd olaraq qaldı, çünki bu, FQH effektinin sözdə parton nəzəriyyəsini dəstəkləyən daha qəti dəlillər təqdim edəcəkdi.

Du izah etdi ki, “Burada müzakirə olunan partonlar, kəsr yüklü, kvarka bənzər kvazipartiküllərdir və anyonlardan fərqlidirlər. Onlar da kəsr yükü daşıya bilər, lakin anyon statistikasına tabe ola bilərlər”.

“Kvant metrikasının dalğalanmaları yüksək enerjili partonlarla, yəni yüksək enerjili qravitonla əlaqəli uzun dalğa uzunluğunda spin-2 həndəsi həyəcanına səbəb ola bilər. Yeni tədqiqatımızda, yüksək enerji diapazonunda qraviton rejiminin spinini və enerjisini araşdırmaq üçün ultra aşağı temperaturlarda (təxminən 50 mK) və güclü maqnit sahələrində (14 tesla qədər) dairəvi polyarlaşdırılmış rezonanslı qeyri-elastik işıq səpilməsi adlanan bir metoddan istifadə etdik ki, bu da bizə yüksək enerjili qravitonun aşkarlanmasına imkan verdi.”

Əsasən, tədqiqatçılar FQH effektinin ultra aşağı temperaturda və güclü maqnit sahələri altında ortaya çıxdığı tək kvant quyularında ikiölçülü (2D) elektron qazlarını araşdırdılar. Onlar bunu bir materialın içərisindəki həyəcanları aşkar edə bilən dairəvi polyarlaşdırılmış rezonanslı qeyri-elastik işıq səpələnməsi üsulundan istifadə edərək etdilər.

Komanda tərəfindən toplanan ölçmələr həm aşağı enerjili, həm də yüksək enerjili qravitonların mövcudluğunu aşkar etdi. Bu, nəticədə komandaya həndəsi həyəcanlanmalara işıq salmağa imkan verdi və bu işdən əvvəl birbaşa müşahidə olunmayan yüksək enerjili partonlar üçün spektroskopik dəlillər təqdim etdi. Nəticə göstərir ki, ortaya çıxan partonlar sadəcə riyazi konstruksiyalar deyil, həm də real həndəsi dinamikaya malik kvazipartiküllərdir.

Du dedi: “Çoxlu qravitonun, xüsusən də yüksək enerjili qravitonun müşahidəsi FQH effektinin həndəsi nəzəriyyəsini təsdiqləmək üçün əhəmiyyətlidir. Bu, həmçinin FQH partonlarının güclü korrelyasiya olunmuş maddədə həqiqi kvazipartiküllər olduğuna dair eksperimental dəlillər təqdim edir və FQH effektinin parton nəzəriyyəsi üçün uzun müddətdir axtarılan dəlillər təqdim edir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Fraksiyalaşmış kvant Hall sistemlərinə yeni bir pəncərə

Bu son tədqiqat, kvant Holl sistemlərində partonların aşkarlanması üçün kiral qraviton ölçmələrinin toplanmasına əsaslanan yeni perspektivli bir yanaşma təqdim edir. Gələcəkdə bu, müxtəlif kvant materialları və sistemləri haqqında mövcud anlayışı dərinləşdirərək, fraksiyalaşmış maddə nəzəriyyələrini təkmilləşdirməyə kömək edə bilər.

Du dedi: “Təcrübələrimiz, eksiton topoloji sıraları və fraksiyalı Çern izolyatorları da daxil olmaqla, maddənin geniş ekzotik fazalarına genişləndirilə bilən qraviton ölçmələri vasitəsilə fərdi partonları və onların fraksiya kvant Hall fazalarını həll etmək üçün bir yol təqdim edir”.

Tədqiqatçılar təklif etdikləri metodologiya ilə indiyə qədər spin-2 kiral qravitonları kimi tanınan spesifik kollektiv həyəcanları aşkar edə biliblər. Gələcək tədqiqatlarda onlar kvant maddəsində daha mürəkkəb kollektiv həyəcanları müşahidə etmək üçün oxşar yanaşmadan istifadə etmək istəyirlər.

Du əlavə etdi ki, “Kəşf edilməli bir çox maraqlı istiqamət var. Məsələn, aşkarladığımız qraviton rejimləri kiral spin-2 rejimləri olsa da, qeyri-relativistik sim fizikası ilə mümkün əlaqə təklif edə biləcək daha yüksək spin rejimləri orbital bucaq impulsu daşıyan fotonlardan istifadə etməklə aşkar edilə bilər.

“Neytral partonların cütləşməsindən yaranan superkeçirici qeyri-sabitlik, potensial olaraq qraviton rejimlərinin aşkarlanması yolu ilə müəyyən edilə bilən və topoloji kvant hesablamaları üçün vacib olan Abelian olmayan Mur-Red vəziyyətinə səbəb ola bilər.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Andrew Zinin tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Zihao Yang və digərləri, Kəsr kvant Hall sistemlərində yaranan partonlar, Təbiət Fizikası (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03338-9 .

Jurnal məlumatları: Təbiət Fizikası 

Əsas anlayışlar

Optika və lazerlərKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlarMaddənin topoloji mərhələləriKvant çoxcisimli sistemlərGüclü korrelyasiyalı sistemlərBu hekayənin arxasında kim dayanır?

İnqrid Fadelli

Psixologiya bakalavr və beynəlxalq jurnalistika magistri dərəcəsi olan müstəqil jurnalist. 2018-ci ildən bəri süni intellekt, robototexnika, nevrologiya və astrofizika sahələrini əhatə edir. Tam profil →

Sadie Harley

Həyat Elmləri və Ekologiya üzrə bakalavr. Neft, qaz və bərpa olunan enerji sənayesində əczaçılıq xəbərləri sahəsində təcrübəsi olan mikrobiologiya laboratoriyası təcrübəsi. Tam profil →

Endryu Zinin

Fizika üzrə magistr dərəcəsi və tədqiqat təcrübəsi. Uzun müddət elm xəbərləri həvəskarı. Science X-in redaksiya uğurunda əsas rol oynayır. Tam profil →

© 2026 Science X Network