Ученым давно известно, как измерять энергию и ускорение электронов в кристаллических материалах, но до сих пор они могли оценить квантовую геометрию этих систем только теоретически, да и то не всегда. Недавнее исследование открывает новый путь к пониманию и управлению квантовыми свойствами материалов. Международная команда физиков разработала метод получения новой информации о квантовых материалах, которую прежде невозможно было узнать.
В мире квантовой физики электрон можно описать как точку в пространстве и как волну. В центре исследовательской работы ученых из США, Южной Кореи, Италии и Германии находится волновая функция, описывающая электрон как волну. Существует три разных типа волновых функций, от простого до сложного. Для квантового мира характерны сложные, или нетривиальные волновые функции. Однако до сих пор их геометрию описывали только теоретически. В то же время это свойство становилось все более важным по мере открытия новых и новых квантовых материалов.
Решением этой проблемы стало использование метода фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением, сообщает MIT News. Авторы недавнего исследования применили его к измерению геометрии металла кагоме, разновидности ферромагнитных квантовых материалов в физике твердого тела. Его атомная решетка напоминает традиционный японский узор «кагоме».
«Квантовая геометрия порождает множество поразительных феноменов твердых тел, которые входят далеко за рамки теории Ландау, — пишут авторы исследования, опубликованного в журнале Nature. — Мы представили общий метод измерения квантовой геометрического тензора в твердых телах — фундаментальной физической величины, которая содержит всю геометрическую информацию о состоянии волны Блоха».
Исследователи подчеркнули, что возможность измерить квантовую геометрию материалов появилась в результате тесного сотрудничества между теоретиками из Южной Кореи и экспериментаторами из США.
Для формирования полной картины устройства Вселенной физикам необходимо досконально разобраться во взаимодействиях нейтрино. В прошлом году команда ученых ЦЕРН впервые наблюдала напрямую взаимодействия мюонного и электронного нейтрино в диапазоне тераэлектронвольт (ТэВ), использовав для этого детектор FASER Большого адронного коллайдера.