Загадка "пи-тона": открыта новая квазичастица

В новой статье, опубликованной в Physical Review Letters, команда из Института физики твердых тел под руководством Карстена Хельда рассказала о весьма интересном открытии. «Представьте себе, что атомы расположены внутри кристалла в рамках определенной схемы, а при каждом атоме находится движущийся электрон. Однако, изучая кристалл, вы понимаете, что у одного конкретного атома электрон отсутствует — это мы называем «дырой», поясняет Хельд.

Подобные «электронные дыры» чаще всего оказываются квазичастицами — явлениями, которые проявляются только внутри твердых тел. К примеру, подобные «дыры» позволяют электронам проходить сквозь полупроводники. Сама по себе «дыра» считается за самостоятельную квазичаститцу или, в отдельных случаях, за часть более сложной квазичастицы.

Команде Хельда посчастливилось открыть новую, ранее неизвестную квазичастицу, которую физики прозвали «пи-тон». Она включает в себя два электрона и две дыры, что делает ее довольно крупной среди себе подобных. Пи-тон активируется поглощением фотона. Кстати, название — это забавная игра слов, у которой есть математическая основа: ?-тоны внутри структуры всегда на 180 градусов противоположны своим соседям, а 180 градусов — это как раз «угол пи, измеренный в радианах», как уверяют сами физики.

Эксперименты с квазичастицами могут продвинуть современную физику и наше понимание свойств различных материалов на качественно новый уровень, однако для этого необходимы конкретные и весьма труднодостижимые условия. Так, в 2016 году ученые пробовали использовать сверхохлажденный квантовый газ, но для пи-тонов этого может быть недостаточно. Так что в настоящее время команда занята изобретением способов переноса результатов компьютерных симуляций на реальную, физическую модель.