Субатомные частицы сжали в кристалл и получили невероятное новое состояние вещества

Субатомные частицы можно разделить на две категории: фермионы и бозоны. Основные различия между ними заключаются в том, как они вращаются и как взаимодействуют друг с другом.

Фермионы, такие как электроны и протоны, часто рассматриваются как строительные блоки вещества, потому что они составляют атомы и характеризуются полуцелым спином. Два идентичных фермиона не могут занимать одно и то же пространство одновременно.

С другой стороны, бозоны переносят силу — такую как фотоны или пакеты света — и считаются клеем Вселенной, связывающим воедино фундаментальные силы природы. Эти частицы имеют целочисленные спины, и несколько бозонов могут находиться в одном и том же месте в одно и то же время.

Но есть случай, когда два фермиона могут стать бозоном: если отрицательно заряженный электрон прикреплен к положительно заряженной «дырке», например, в полупроводнике, он «образует» бозонную частицу, известную как «экситон».

Чтобы увидеть, как экситоны взаимодействуют друг с другом, исследователи наложили решетку дисульфида вольфрама поверх аналогичной решетки диселенида вольфрама в виде перекрывающегося рисунка, называемого муаром.

Затем они направили сильный луч света через решетки — метод, известный как «спектроскопия с накачкой зондом». Эти условия сталкивали экситоны друг с другом до тех пор, пока они не стали настолько плотно упакованными, что больше не могли двигаться, создавая новое симметричное кристаллическое состояние с нейтральным зарядом — бозонный коррелированный изолятор.