Tudomány
Wigner Jenő 80 éves jóslatát igazolták magyar és izraeli kutatók
A Nobel-díjas fizikus által megjósolt 'Wigner-kristályt' (elektronok alkotta, különleges kvantumkristályt) egy szén nanocsőben figyelték meg.
2019.07.08 23:30MTIWigner Jenő egy nyolcvanéves jóslatát sikerült igazolniuk magyar és izraeli kutatóknak. A Nobel-díjas fizikus által megjósolt "Wigner-kristályt" (elektronok alkotta, különleges kvantumkristályt) egy szén nanocsőben figyelték meg.
A kvantum- és nanotechnológia területén jelent lényeges előrelépést az a felfedezés, amelyet az MTA-BME Lendület Egzotikus Kvantumfázisok Kutatócsoport és az MTA Wigner FK Lendület Erősen Korrelált Rendszerek Kutatócsoport kutatói az izraeli Weizmann Intézet csapatával közösen publikáltak a Science folyóiratban, Wigner Jenő mintegy 80 éve tett jóslatát igazolva - közölte az MTI-vel hétfőn a Magyar Tudományos Akadémia (MTA).
Wigner Jenő feltevése szerint az elektronok képesek szabályos kvantumkristályt alkotni, ha a közöttük lévő Coulomb-kölcsönhatás elegendően erős. A kutatóknak ezt az úgynevezett Wigner-kristályt sikerült megfigyelniük egy szén nanocsőben kísérletek és részletes numerikus szimulációk ötvözésével.
Az MTA közleménye emlékeztet arra, hogy híg elektrongázokban megnő a Coulomb-kölcsönhatás szerepe, az elektronoknak hatalmas energiába kerül ugyanis, ha két részecske egy helyen tartózkodik. Wigner Jenő ezért azt jósolta, hogy ezt elkerülendő az elektronok abszolút 0 fokos hőmérsékleten kristályba rendeződnek.
Habár az elmúlt csaknem egy évszázadban óriási verseny folyt annak érdekében, hogy nagy tisztaságú anyagokban vagy azok felületén megvalósítható legyen az anyag e törékeny kvantummechanikai állapota, mindezidáig csak a magas hőmérsékleten kialakuló, úgynevezett klasszikus Wigner-kristály létezését tudták meggyőzően kísérletileg bizonyítani. A mostani felfedezés az első, ahol közvetlenül sikerült megfigyelni az alacsony hőmérsékleten kialakuló kvantumkristály töltésmintázatát - hangsúlyozza a kommüniké.
A felfedezés egy új kísérleti módszeren alapul: a kialakuló kristály rendkívül "törékeny", ezért az izraeli kutatók egyetlen elektron töltését használták "puha" érzékelőként, és azzal tapogatták le a nanocsőben kialakuló kristály térbeli szerkezetét.
"Az új kísérleti elrendezésben mind a mérő-, mind pedig a mérni kívánt rendszert egy-egy nanocső alkotja" - idézi a közlemény Zaránd Gergelyt, az MTA-BME Lendület Egzotikus Kvantumfázisok Kutatócsoport vezetőjét.
A vizsgált nanocsövön az elektronok számát és az őket fogva tartó potenciált elektródák segítségével kontrollálják, a mérőfejként használt nanocsővel végigpásztázva a rendszert pedig az elektronok töltéseloszlása és kvantummechanikai hullámfüggvénye közvetlenül meghatározható. A rendszerbe egy-, két-, három-, stb. számú elektront téve a töltéseloszlásban egy-, két-, három-, stb. számú, egymástól néhány nanométeres távolságban elhelyezkedő csúcs figyelhető meg.
Annak eldöntése, hogy a kialakult kvantummechanikai állapot milyen kölcsönhatások eredményeként jött létre, elméleti számítások és numerikus szimulációk elvégzését igényelte. Ezeket, a kísérleti eredmények értelmezéséhez szükséges kvantumelméleti számításokat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) és az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói végezték, a legmodernebb kvantumkémiai módszereket alkalmazva a szén nanocső leírására.
"Az elvégzett, úgynevezett DMRG számítások már önmagukban is nagy áttörést jelentenek a területen. Számos olyan új algoritmikus megoldást fejlesztettünk ki, mely nélkül a számításokat nem lehetett volna elvégezni" - számolt be Legeza Örs, az MTA Wigner FK Lendület Erősen Korrelált Rendszerek Kutatócsoport vezetője.
Az elméleti számítások révén meghatározott elektron-kristályszerkezet struktúrája nem várt pontossággal mutatott egyezést a mérési eredményekkel, ezzel igazolva, hogy az új kvantumos fázis valóban a Wigner Jenő által megjósolt kvantumkristály - áll az MTA közleményében.
Kapcsolódó írások:
Figyelem! A cikkhez hozzáfűzött hozzászólások nem a ma.hu network nézeteit tükrözik. A szerkesztőség mindössze a hírek publikációjával foglalkozik, a kommenteket nem tudja befolyásolni - azok az olvasók személyes véleményét tartalmazzák.
Kérjük, kulturáltan, mások személyiségi jogainak és jó hírnevének tiszteletben tartásával kommenteljenek!
ma.hu legfrissebb hírei:
- 14:02 BRFK: nyomoz a rendőrség a budapesti iskolások rosszullétét okozó szúrós szag miatt
- 13:57 Több javaslattal is élt a bicskei gyermekotthonban történtek miatt létrehozott bizottság
- 13:45 Egy verekedés során megrongálták a pár hónapja átadott liftet a Határ úti aluljárónál
- 13:14 Megbukott az adóellenőrzésen egy használtautó-kereskedő, 54 autót foglaltak le
- 13:04 Franciaországban egyre több a száz év feletti ember
- 12:39 A fővárosban folytatódott Orbán Viktor kampánykörútja
- 12:11 Szépen fejlődik a Szegedi Vadasparkban született törpe víziló
top fórum témák:
- Tanár Úr gyere, mindjárt lesz Lillád!2022.05.10 21:11
- AZ IGAZSÁG SOHA NEM KÉSŐ2022.05.10 21:07
- JólVanna2022.05.10 20:31
- Porvihar2022.03.29 16:11
- Mit szólsz? Ide minden baromságot...2022.03.29 16:06