北京時間12月13日消息，據(jù)國外媒體報道，經歷了近五十年的理論探索后，物理學家宣布，他們終于證實了一種名為“Excitonium”的新物質狀態(tài)的存在。Excitonium由一種名為激子的粒子構成，而激子則由一個逃逸電子及其逃逸后留下的空穴組成。

　　經歷了近五十年的理論探索后，物理學家宣布，他們終于證實了一種名為“Excitonium”的新物質狀態(tài)的存在。

研究人員稱，他們在實驗中觀察到了該物質及其前驅階段，這能夠有力證明該物質確實存在。當電子受到激發(fā)而“躍遷”時，會留下一個空穴。而這個空穴會具有和帶正電荷的粒子相同的表現(xiàn)。由于帶正電荷，該空穴會吸引電子，兩者配對構成復合粒子，即一種玻色子，我們稱之為激子。研究人員在一系列新實驗中分析了過渡金屬二硒化鈦(1T-TiSe2)的非摻雜晶體。這支伊利諾伊大學工程學院的研究團隊表示，他們用不同的晶體重復了五次實驗，均取得了相同的結果。

此前，科學家一直難以區(qū)分這種物質與所謂“Peierls態(tài)”的區(qū)別。兩者其實毫無關系，但結構都有對稱性。為弄清這種獨特的物質狀態(tài)，研究人員提出了一種名叫動量分析電子能量損失譜(簡稱M-EELS)的新技術，比其它方法對激發(fā)態(tài)更敏感。他們將該儀器與一臺測角儀相結合，從而精確測量電子動量。此外，這還讓科學家得以首次測量到粒子的激發(fā)態(tài)。他們甚至觀察到了所謂“板上釘釘”的證據(jù)，即粒子激發(fā)態(tài)的前驅狀態(tài)——物質即將達到關鍵溫度的軟等離子激元態(tài)。

　　為弄清這種獨特的物質狀態(tài)，研究人員提出了一種名叫動量分析電子能量損失譜(簡稱M-EELS)的新技術，比其它方法對激發(fā)態(tài)更敏感。圖為動量與能量之間的關系。

“此次研究結果具有極其重要的意義，”物理學教授彼得·阿巴蒙特(Peter Abbamonte)，“自從excitonium這個詞由哈佛大學理論物理學家伯特·哈爾伯因(Bert Halperin)提出，物理學家就一直在試圖證明它的存在。它究竟是絕緣體、全導體還是超級流體呢?物理學家一直對它的特性爭論不休，并且持各方觀點者都言之鑿鑿。自上世紀70年代以來，許多物理學家都發(fā)表了excitonium存在的證據(jù)。但這些研究結果都無法板上釘釘，也可以用傳統(tǒng)結構相變來解釋。”

研究人員稱，此次發(fā)現(xiàn)還有助于解釋許多其它量子謎團。“我記得安舒爾(Anshul Kogar，參與此次研究的學生之一)在看到對二硒化鈦的首批測量結果后非常激動。”另一名參加實驗的研究生明迪·拉克(Mindy Rak)表示，“當時我們都站在實驗室的白板前，聽他說自己測量到了一種前人從未見過的物質狀態(tài)：軟等離子激元態(tài)。這項發(fā)現(xiàn)令我們在整個項目期間都激動不已。我們針對二硒化鈦的研究讓我見證了M-EELS技術在促進我們了解材料物理特性方面的獨特作用，并激勵我繼續(xù)對二硒化鈦展開研究。”