Вигнеров кристал е структура што се постигнува на екстремно ниски температури под специфично магнетно поле. Електроните обично се наоѓаат во друштво на нивните атоми, но тим од физичари ги замислил овие честички во сосема поинаква состојба: вгнездени во квантна фаза наречена Вигнеров кристал, без присуство на јадро.
Фазата е именувана по Јуџин Вигнер, кој во 1934 година предвидел дека електроните ќе се кристализираат во решетка кога одредени интеракции меѓу нив ќе бидат доволно силни. Нов тим од научници користеше микроскопија за скенирање тунели со висока резолуција за директно сликање на кристалите, а нивното истражување беше објавено во списанието „Нејчр“.
– Вигнеровиот кристал е една од најфасцинантните предвидени квантни фази на материјата и предмет на голем број студии, кои тврдат дека нашле, во најдобар случај, индиректни докази за неговото формирање – рече Али Јаздани, физичар од универзитетот „Принстон“ и постар автор на студија, во универзитетско издание.
Електроните се одбиваат еден со друг, што значи дека сакаат да се држат настрана еден од друг. Во 1970-тите, тим од „Бел лабараторис“ создал електронски кристал со распрскување на честички на хелиум, а потоа забележал дека електроните се однесуваат како кристал. Тој експеримент е заглавен во класичната сфера. Еден неодамнешен експеримент произведе „вистински Вигнеров кристал “ бидејќи електроните во решетката функционираа како бран наместо како поединечни честички залепени заедно.
Вигнер теоретизираше дека оваа квантна електронска фаза ќе се појави поради меѓусебното одбивање на честичките, не и покрај тоа, што би се случило само на многу ниски температури и при услови со мала густина. Во новиот експеримент, тимот поставил електрони помеѓу два графенски листа темелно исчистени од несовршеностите на материјалот. Потоа ги ладеле примероците и примениле магнетно поле нормално на нив. Највисоката јачина на магнетното поле била 13,95 тесли, а најниската температура била 210 миликелвини. Поставувањето електрони во магнетно поле дополнително го ограничува нивното движење, зголемувајќи ја шансата тие да се кристализираат.
– Постои инхерентна одбивност меѓу електроните. Тие сакаат да се оттурнат еден од друг, но во меѓувреме електроните не можат да бидат бесконечно оддалечени еден од друг поради конечната густина. Резултатот е тоа што тие формираат тесно спакувана регулирана решеткаста структура, при што секој од локализираните електрони зафаќа одреден простор – вели Мингхао Хе, истражувач од универзитетот „Принстон“ и коавтор на трудот.
Тимот беше изненаден што Вигнеровиот кристал остана стабилен подолг опсег од очекуваното. Меѓутоа, при поголема густина, кристалната фаза ѝ го отстапи местото на електронска течност. Истражувачите се надеваат дека ќе можат да снимат како кристалната фаза на Вигнер им го отстапува местото на другите електронски фази под магнетно поле.
