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普林斯顿大学突破性研究使冷冻电子复活

尽管科学家们对电子的研究已经有一个多世纪了,但电子——这些已知在原子周围运动的无限小粒子——仍然让科学家们感到惊讶。现在,普林斯顿大学的物理学家首次通过可视化观察所谓的维格纳晶体(一种完全由电子组成的奇怪物质)的直接证据,突破了我们对这些微小粒子的理解界限。

这一发现发表在 4 月 11日的《自然》杂志上,证实了 90 年来的理论,即电子可以自行组装成类似晶体的结构,而不需要在原子周围聚结。这项研究可能有助于发现电子集体行为时物质的新量子相。

詹姆斯·S·麦克唐纳杰出大学教授阿尔·亚兹达尼 (Al Yazdani) 表示:“维格纳晶体是已预测的最令人着迷的物质量子相之一,也是众多研究的主题,声称已找到其形成的最佳间接证据。”普林斯顿大学物理学教授,该研究的资深作者。 “可视化这种晶体不仅可以让我们观察它的形成,确认它的许多特性,而且我们还可以以过去无法做到的方式研究它。”

20世纪30年代,普林斯顿大学物理学教授、1963年诺贝尔奖获得者尤金·维格纳(Eugene Wigner)写了一篇论文,提出了当时具有革命性的想法,即电子之间的相互作用可能导致它们自发排列成紧密堆积的电子的类似晶体的结构或晶格。他推测,这种情况只有在低密度和极冷温度的条件下才会发生,因为它们相互排斥。

“当你想到晶体时,你通常会认为原子之间的吸引力是一种稳定力,但这种晶体的形成纯粹是因为电子之间的排斥力,”普林斯顿量子研究所的首任联合主任亚兹达尼说。普林斯顿复杂材料中心主任。

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