科技日報(bào)北京12月14日電據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日消息，美國物理學(xué)家聲稱，他們觀察到物質(zhì)的前驅(qū)階段，首次用“確鑿證據(jù)”，證明了激子素（Excitonium）這種新物質(zhì)形態(tài)的存在。這種物質(zhì)形態(tài)最先由哈佛大學(xué)的科學(xué)家提出，已困擾科學(xué)家50年。研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)有助于揭示一些量子謎團(tuán)。

理論認(rèn)為，激子素由激子組成，是一種冷凝物，它像超導(dǎo)體、超流體或絕緣電子晶體一樣，表現(xiàn)出宏觀量子現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)電子受到激發(fā)躍遷時(shí)，會留下一個(gè)空穴，這個(gè)空穴的表現(xiàn)就像帶正電的粒子，會吸引逃逸電子。當(dāng)逃逸電子和空穴配對時(shí)，會形成復(fù)合粒子——激子。

為了揭開這種難以捉摸的物質(zhì)形態(tài)，研究人員用一個(gè)測角儀對一個(gè)電子能量損失光譜儀進(jìn)行改造，獲得了“動量解析電子能量損失光譜儀”，這種新設(shè)備對激發(fā)更敏感。研究人員可以用它精確測量電子的動量，而且首次測量了粒子的激發(fā)。他們甚至能觀察到激發(fā)前兆，即當(dāng)物質(zhì)接近臨界溫度時(shí)出現(xiàn)的軟質(zhì)等離子體階段，這就是到他們證實(shí)物質(zhì)形態(tài)存在的“確鑿證據(jù)”。實(shí)驗(yàn)中，他們研究了過渡金屬二硒化鈦（1T-TiSe2）的非摻雜晶體，并在不同的裂解晶體上重現(xiàn)了結(jié)果5次。

研究負(fù)責(zé)人之一、伊利諾伊大學(xué)物理學(xué)教授皮特·阿班蒙特說：“自20世紀(jì)60年代理論物理學(xué)家貝爾·哈爾普林創(chuàng)造激子素這一術(shù)語以來，物理學(xué)家們一直試圖證明它的存在，理論家們也一直在爭辯其究竟是絕緣體、完美的導(dǎo)體還是超流體。20世紀(jì)70年代以來，有多位物理學(xué)家發(fā)表了其存在的證據(jù)，但他們的發(fā)現(xiàn)并非確定性證據(jù)，可用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相變來解釋。”

研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于揭示一些量子謎團(tuán)，因?yàn)檠芯亢暧^量子現(xiàn)象對于我們理解量子力學(xué)至關(guān)重要；也有助于科學(xué)家進(jìn)一步厘清金屬—絕緣體的過渡，激子凝聚或在這一過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。相關(guān)研究發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》雜志上。

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