发布日期：2024-03-18 23:28 点击次数：195
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麻省理工又整了大的！此次是拍到了电子的几何体式，东说念主类终于完成了一件\"不可能的任务\"，揭开了困扰物理学界近百年的谜题。这项号称改造性的突破，已发表在2024年11月25日大师顶尖学术期刊《当然-物理学》(Nature Physics)上，标记着量子物理预计迈入了一个全新的期间。寻找\"隐形东说念主\"的旅程
若是你要描摹一个永远眺不见的\"隐形东说念主\"，你要若何描摹？
这也恰是物理学家们历久以来面对的逆境。电子，这个组成物资全国的基本粒子，就像一个永远捉摸不定的\"隐形东说念主\"。科学家们知说念它存在，不错测量它的能量、速率，却长期无法准确描摹它的\"风景\"。
而当今，这个\"隐形东说念主\"终于披露了真容。
波如故粒子？是个问题！
故事要从一个看似通俗却又极其艰深的问题提及：电子到底是什么？
在咱们的平日分解中，物体要么是粒子（比如沙粒），要么是波（比如水波）。但在量子全国里，电子却冲破了这个学问——它既是粒子，又是波。这种双重身份让科学家们一直难以准确描摹它的形态。
就像你无法用\"圆形\"或\"方形\"来描摹波澜的体式一样，电子的\"波函数\"体式相似复杂得超出咱们的思象。
照亮\"隐形东说念主\"的魔法之光
MIT的科学家们是若何作念到这个\"不可能的任务\"的呢？
谜底是一项名为\"角永诀光电子能谱\"（ARPES）的神奇本事。你不错思象你在阴森顶用手电筒映照一个隐形东说念主，固然看不到他的试验，但能从后光的反掷中臆想出他的详尽。ARPES本事便是这么责任的——科学家们用光子轰击材料，不雅察电子被弹出时的角度和自旋，从而重建出电子在材料中的畅通轨迹和体式。
是不是和发现黑洞相似？黑洞咱们也看不见，但通过诬陷的引力波和与吸积物资的互相作用，咱们相似能看到黑洞是什么风景。
三角形迷阵中的惊东说念主发现
然而等等，这里还有个问题：ARPES这个\"神奇相机\"又不是新发明，为什么畴昔齐没能拍到电子的几何体式呢？
原回电子畅通很快，思象你要给一只超音速飞行的蜜蜂拍照。在无垠的空气中，这只蜜蜂飞得又快又目田，你奈何可能拍获取？但若是你有一个特制的玻璃箱，能让蜜蜂只在固定的空间里飞，拍照就容易多了！
这便是为什么科学家们给与了kagome金属这个\"特制玻璃箱\"。它的原子陈设方式像日本传统竹编一样，造成了广泛连续的三角形网格。这些网格就像给电子策画的\"指定跑说念\"，截止了电子的畅通旅途。
是以这项突破的准确描摹是，初度得手测量了电子在固体中畅通时的几何体式。
从实验室到畴昔科技
那么这项突破究竟有什么真义，会带来什么试验诈欺呢？
我只可说，若是咱们或者填塞覆没和领域电子的体式，将可能带来一系列的本事改造，比如让量子计较机变得愈加相识可靠，超导体性能获取质的飞跃，电子修复能耗大幅镌汰，并可能催生全新的量子信息本事。
关系词在现阶段，这可能如故像1903年的东说念主们问\"莱特昆季的飞机能不可从纽约飞到北京\"，梦思很伟大，照进现实还需时日。
但这项预计依然掀开了一扇通向未知全国的大门。科学家们依然谈论了下一步的预计标的，包括探索更多奇特材料中的电子行径，预计若何操控电子的量子几何特质，以及开拓全新的电子器件。
参考文件：
“Measurements of the quantum geometric tensor in solids” by Mingu Kang, Sunje Kim, Yuting Qian, Paul M. Neves, Linda Ye, Junseo Jung, Denny Puntel, Federico Mazzola, Shiang Fang, Chris Jozwiak, Aaron Bostwick, Eli Rotenberg, Jun Fuji, Ivana Vobornik, Jae-Hoon Park, Joseph G. Checkelsky, Bohm-Jung Yang and Riccardo Comin, 25 November 2024, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-024-02678-8
“Quantum geometry in solids measured using photo-emitted electrons,” 25 November 2024, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-024-02681-z
