ایجاد حالت جدیدی از ماده با چهار الکترون!

 به نقل از آی‌ای، بیست سال پیش، دانشمندان ابتدا چهارقلوهای الکترونی را پیش بینی کردند. در حال حاضر پروفسور “ایگور بابائف” استاد موسسه سلطنتی فناوری استکهلم سوئد(KTH) با کمک از همکاران بین المللی خود، شواهدی از چهار برابر شدن “فرمیون”(fermion) در مجموعه‌ای از اندازه گیری‌های آزمایشی بر روی مواد مبتنی بر آهن موسوم به “Ba1−xKxFe2As2” نشان داده است.

این اولین شواهد تجربی در مورد این اثر چهار برابری و مکانیزم به‌وجود آمدن این حالت از ماده است.

در فیزیک ذرات، “فرمیون” نامی که توسط “پل دیراک” با الهام گرفتن از نام خانوادگی “انریکو فرمی” ابداع شد و به ذره‌ای گفته می‌شود که توسط آمار فرمی-دیراک مشخص شود. مهم‌ترین ویژگی این ذرات، پیروی از “اصل طرد پاولی” است. فرمیون‌ها همه‌ی کوارک‌ها و لپتون‌ها و هر ذره مرکبی که از ترکیب تعداد فردی از این‌ها تشکیل شود مانند باریون‌ها و اتم‌ها و هسته‌های اتمی را شامل می‌شوند. تفاوت فرمیون با بوزون در این است که بوزون‌ها از آمار بوز-اینشتین پیروی می‌کنند. یک فرمیون ممکن است مانند الکترون یک ذره بنیادی باشد یا ممکن است مانند پروتون یک ذره مرکب باشد.

“بابائف” می‌گوید: احتمالاً سال‌ها طول خواهد کشید تا این وضعیت کاملاً درک شود. این آزمایش‌ها تعدادی سوال جدید ایجاد می‌کنند و تعدادی دیگر از خواص غیرمعمول مرتبط با واکنش آن به گرادیان‌های حرارتی، میدان‌های مغناطیسی و فراصوت را آشکار می‌کند که هنوز باید بهتر شناخته شوند.

جفت شدن الکترون‌ها، حالت کوانتومی ابررسانایی را فعال می‌کند. این حالت در یک ماده در نتیجه‌ی پیوند دو الکترون به جای دفع یکدیگر رخ می‌دهد. به این جفت‌ها، “جفت کوپر” گفته می‌شود و اساساً از طریق اصل “مخالفان جذب کننده” ایجاد می‌شوند.

در شرایط عادی، دو الکترون که ذرات زیر اتمی با بار منفی هستند، یکدیگر را به شدت دفع می‌کنند. اما در دمای پایین در یک بلور، جریان‌های جفت‌های الکترونی دیگر پراکنده نمی‌شوند و یک رسانا می‌تواند تمام مقاومت الکتریکی خود را از دست داده و به حالت جدیدی از ماده یعنی یک ابررسانا تبدیل شود.

در سال‌های اخیر شاهد این هستیم که چگال‌های چهار فرمیونی به تدریج به طور گسترده پذیرفته شده‌اند. “وادیم گریننکو” همکار “بابائف” در دانشگاه فناوری “درسدن” در سال 2018 اولین نشانه‌های چهار برابر شدن چگال‌های فرمیونی را پیدا کرد.

بنابراین به طور طبیعی برای تأیید این یافته‌ها، باید سه سال آزمایش و تحقیق انجام می‌شد.

منبع: ايسنا