Bizonyították a kvantumkristály létezését
Bár úgy hangzik, mint valami misztikus Star Wars alapanyag, de a legendás magyar fizikus Wigner több évtizedes jóslatát sikerült Igazolni. Magyar és izraeli kutatóknak sikerült bebizonyítania a Wigner-kristály létezését. A kvantum- és nanotechnológia területén jelent lényeges előrelépést az a felfedezés, amelyet az MTA-BME Lendület Egzotikus Kvantumfázisok Kutatócsoportja, az MTA Wigner FK Lendület Erősen Korrelált Rendszerek Kutatócsoportja és az izraeli Weizmann Intézet csapata közösen publikált.
Kétdimenziós Wigner-kristály
Wigner Jenő közel nyolcvan évvel ezelőtt, 1934-ben jósolta meg, hogy az elektronok képesek szabályos kvantumkristályt alkotni, ha a közöttük lévő Coulomb-kölcsönhatás elegendően erős. Az elektronoknak hatalmas energiába kerül, ha két részecske egy helyen tartózkodik. Wigner Jenő erre felfigyelve azt jósolta, hogy ezt elkerülendő az elektronok abszolút 0 fokos hőmérsékleten kristályba rendeződnek. A kutatóknak ezt az úgynevezett Wigner-kristályt sikerült megfigyelniük egy szén nanocsőben kísérletek és részletes numerikus szimulációk ötvözésével.
A felfedezés óriási értékét jelzi, hogy az elmúlt majd egy évszázadban óriási verseny folyt annak érdekében, hogy nagy tisztaságú anyagokban vagy azok felületén megvalósítható legyen az anyag e törékeny kvantummechanikai állapota, mind ez idáig csak a magas hőmérsékleten kialakuló ún. klasszikus Wigner-kristály létezését tudták meggyőzően kísérletileg bizonyítani.
A mostani felfedezés az első, ahol közvetlenül sikerült megfigyelni az alacsony hőmérsékleten kialakuló kvantumkristály töltésmintázatát. 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 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.
