Nowa metoda optyczna ujawnia ukrytą dynamikę kryształów Wignera – elektronowych sieci, które nie powinny istnieć bez pola magnetycznego

Przez prawie sto lat kryształ Wignera był teoretyczną ciekawostką – stanem materii, w którym elektrony, wbrew swemu naturalnemu odpychaniu, spontanicznie układają się w sztywną, uporządkowaną siatkę. Po raz pierwszy przewidział go Eugene Wigner w 1934 roku, ale przez długi czas uważano, że kryształy te są zbyt kruche, aby badać je szczegółowo, a do ich istnienia potrzebne są niemożliwie silne pola magnetyczne. Jednak w badaniu opublikowanym w Nature Physics zespół fizyków z Uniwersytetu w Bazylei i Politechniki Monachijskiej (TUM) przełamał to ograniczenie, stosując nowatorską technikę optyczną, aby po raz pierwszy zajrzeć w dynamikę tych nieuchwytnych stanów kwantowych .

Czym jest kryształ Wignera?

Kryształ Wignera to kwantowy stan materii, w którym wzajemne odpychanie się elektronów staje się tak dominujące, że zamrażają się one w regularny, powtarzalny wzór – kryształ złożony wyłącznie z elektronów . To ostateczny triumf korelacji elektronów nad energią kinetyczną. Choć ich istnienie zostało potwierdzone pośrednio, obserwacja ich wewnętrznego ruchu – tego, jak elektrony wibrują i poruszają się zbiorowo w tej sieci – pozostawała wielkim wyzwaniem fizyki materii skondensowanej. Tradycyjnie eksperymenty wymagały silnych pól magnetycznych, które zasadniczo zmieniają fizykę . Nowa praca pokazuje, że kryształy Wignera mogą być stabilizowane i badane dosłownie przy zerowym polu magnetycznym w atomowo cienkich półprzewodnikach .