Kvazičástice pi-ton, Credit: Vienna University of Technology

Pi-ton: nově objevená kvazičástice ze dvou elektronů a dvou děr

Kvazičástice na rozdíl od „skutečných“ částic (elementárních částic a objektů z nich složených) se obvykle pokládají za kolektivní excitace. Existují pouze v určitém prostředí, ať už jde třeba o díru (chybějící elektron) nebo zvukové vibrace (fonon). O elektronu můžeme mluvit izolovaně, díra mimo příslušný krystal neexistuje.
Celé je to ale trochu složitější a rozdíl mezi částicemi a kvazičásticemi není nutně tak zřetelný. Ve vakuu se excitací mohou objevovat i díry, někdy může být problém i s popisem „skutečné“ částice mimo kontext daného prostředí (Karsten Held z Vienna University of Technology dále např. uvádí, že skutečné částice mnohdy nepozorujeme přímo, ale detekujeme vlastně až kvazičástice). Nicméně dost filozofie, novinka publikovaná ve Physical Review Letters hovoří o nově objevené kvazičástici Pi-ton, složené ze dvou elektronů a dvou děr. Na Vídeňské technické univerzitě začali u počítačových simulací, ale rovněž navrhli, jak tuto kvazičástici detekovat experimentálně.

Jedná se o obdobu nedávno objevených částic kombinujících tři částice (elektrony/díry, viz také: Za pokojové teploty připravili trion, podivnou kombinaci elektronů a děr). Již delší dobu jsou známé excitony skládající se z jednoho elektronu a jedné díry. Právě při simulacích týkajících se excitonů vědci také na pi-tony narazili.
Interakce pi-tonů s okolním světem se odehrává prostřednictvím fotonů. Jeden foton pi-ton vytvoří, při jeho zániku je zase vyzářen. Název pi-ton (π-ton) je odvozen od Pi ve smyslu hodnoty úhlu v radiánech a souvisí s tím, že dva elektrony a díry drží při sobě fluktuace spinů (respektive fluktuace hustoty elektrického náboje). Pi-ton coby fluktuaci/excitaci si můžeme představit třeba jako něco, co mění barvu políčka šachovnice z bílé na černou, nebo jako něco, co drží pohromadě podobně jako šachovnice drží vedle sebe příslušně „obarvená“ políčka – viz i obrázek (poznámka PH: ne že by toto přirovnání z tiskové zprávy Vienna University of Technology subjektivně nějak moc vysvětlovalo).
Ačkoliv pi-tony byly zjištěny v rámci simulací, autoři výzkumu nepochybují o tom, že je půjde zachytit i experimentálně, protože se v rámci modelu vynořovaly opakovaně. Možná na ně ukazují již i některá známá data zaznamenaná při studiu titaničitanu samaritého (poznámka: samarium titanate je asi toto).
Možný praktický význam objevu? Pi-ton ukazuje další možný typ interakcí mezi světlem a pevnými látkami, tyto procesy se uplatňují mj. v polovodičích nebo fotovoltaických článcích.

A. Kauch et al. Generic Optical Excitations of Correlated Systems: π -tons, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.047401
Zdroj: Vienna University of Technology/Phys.org a další

Exoplanety mohou být i z diamantů

Ze Sluneční soustavy nic takového neznáme, ale některé exoplanety bohaté na uhlík mohou být složeny …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close