.Physicists Discover a Quantum State With a New Type of Emergent Particles: Six-Flux Composite Fermions
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.Physicists Discover a Quantum State With a New Type of Emergent Particles: Six-Flux Composite Fermions
물리학자들은 새로운 유형의 창발 입자인 6플럭스 복합 페르미온을 통해 양자 상태를 발견했습니다
주제:페르미온스입자물리학인기 있는퍼듀대학교양자 물리학 퍼듀 대학교 2024년 4월 2일 원자 입자 양자 물리학 예술 그림 개념
-퍼듀 대학(Purdue University)의 물리학자 팀은 알려진 2플럭스 및 4플럭스 상태를 넘어 분수 양자 홀 효과에 대한 이해를 확장하는 6플럭스 복합 페르미온이라는 새로운 입자를 발견했습니다.
-이 중요한 발견은 고품질 반도체 재료의 중요한 역할을 강조하고 양자 물리학 연구의 발전을 지원합니다. 분수 양자 홀 체제가 일련의 고속도로라면 이러한 고속도로는 2차선 또는 4차선을 갖게 됩니다. 이 2~4플럭스 복합 페르미온 트래픽 시나리오의 자동차와 같은 2플럭스 또는 4플럭스 복합 페르미온의 흐름은 다양한 호스트 물질에서 형성되는 90개 이상의 분수 양자 홀 상태를 자연스럽게 설명합니다.
-그러나 퍼듀 대학 의 물리학자들은 최근 분수 양자 홀 체제가 2플럭스 또는 4플럭스에 국한되지 않고 6플럭스 복합 페르미온이라고 부르는 새로운 유형의 창발 입자의 존재를 발견했다는 사실을 발견했습니다.
그들은 최근 Nature Communications 에 획기적인 연구 결과를 발표했습니다 . 퍼듀대학교 과학대학 물리학 및 천문학과 교수이자 학과장인 Gabor Csathy와 Ph.D. 학생 Haoyun Huang, Waseem Hussain 및 최근 Ph.D. 졸업생 Sean Myers는 Purdue의 West Lafayette 캠퍼스에서 이 발견을 이끌었습니다. Csathy는 수석 저자인 Huang이 구상하고, 측정을 주도하고, 원고의 많은 부분을 작성한 것으로 평가합니다.
-모든 초저온 측정은 Csathy의 물리학 건물 연구실에서 완료되었습니다. 그의 연구실에서는 위상 전자 물리학이라고도 불리는 강력한 상관 전자 물리학에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 전자 상호작용의 이해 전자의 약한 상호작용은 잘 확립되어 있으며 그 행동은 상당히 예측 가능합니다. 전자가 약하게 상호작용할 때 전자는 일반적으로 전체 시스템의 자연스러운 구성 요소로 간주됩니다.
-그러나 전자들이 강하게 상호작용할 때, 개별 전자를 생각하여 체계적 행동을 해석하는 것은 거의 불가능해집니다. Csathy는 "이는 우리가 연구하는 분수 양자 홀 체제와 같이 매우 적은 경우에 발생합니다."라고 말했습니다. “분수 양자 홀 상태를 설명하기 위해 매우 직관적인 기본 구성 요소인 복합 페르미온은 다양한 형태로 제공됩니다. 그들은 분수 양자 홀 상태의 전체 하위 집합을 설명할 수 있습니다.
그러나 완전히 발달된(즉, 위상적으로 보호된) 모든 분수 양자 홀 상태는 두 가지 유형의 복합 페르미온, 즉 2플럭스 및 4플럭스 복합 페르미온으로만 설명될 수 있습니다. 여기서 우리는 이전 아이디어로는 설명할 수 없는 새로운 분수 양자 홀 상태를 보고했습니다! 대신, 우리는 소위 6플럭스 복합 페르미온이라고 불리는 새로운 유형의 창발 입자의 존재를 불러일으킬 필요가 있습니다.
새로운 분수 양자 홀 상태의 발견은 거의 없습니다. 그러나 응집물질 물리학에서 새로운 창발입자의 발견은 정말 드물고 놀라운 일입니다.” 양자 상태 주기율표 확장 지금은 이러한 아이디어를 사용하여 알려진 분수 양자 홀 상태의 순서에 대한 이해를 "주기율표"로 확장할 것입니다. 전자가 6개의 양자화된 자속 양자를 포착하여 현재까지 알려진 가장 복잡한 복합 페르미온을 형성한다는 점에서 출현 복합 페르미온 입자가 독특하다는 점은 이 과정에서 특히 주목할 만합니다.
Csathy의 박사과정 학생인 Haoyun Huang은 “이 복잡한 물리학 퍼즐의 수비학에는 상당한 인내심이 필요합니다.”라고 말합니다. “nu=2/3 분수 상태를 예로 들어 보겠습니다. 2/3=2/(2* 2 -1)이므로 nu=2/3 상태는 2플럭스 계열에 속합니다. 마찬가지로 nu=2/7 분수 상태의 경우 2/7=2/(2* 4 -1)이므로 이 상태는 4플럭스 계열에 속합니다. 대조적으로, 우리가 발견한 분수 상태는 2/11=2/(2* 6 -1)과 밀접한 관련이 있습니다.
우리 연구 이전에는 6플럭스 복합 페르미온과 연관될 수 있는 완전히 양자화된 분수 양자 홀 상태가 발견되지 않았습니다. 이론 측면에서는 상황이 완전히 달랐습니다. 이러한 종류의 복합 페르미온의 존재는 Jainendra Jain이 1989년에 발표한 매우 영향력 있는 복합 페르미온 이론에서 예측했습니다. 관련 양자화는 이 34년 동안 관찰되지 않았습니다." 이 연구에 사용된 재료는 로렌 파이퍼(Loren Pfeiffer)가 이끄는 프린스턴 대학 팀에 의해 재배되었습니다. GaAs 반도체의 전기적 품질은 이번 연구의 성공에 큰 역할을 했습니다.
Csathy에 따르면 이 Princeton 그룹은 최고 품질의 GaAs 기반 재료를 성장시키는 데 있어 세계를 선도하고 있습니다. “그들이 성장하는 GaAs는 결함의 수가 놀라울 정도로 적기 때문에 매우 특별합니다.”라고 그는 말합니다. “Csathy 연구소의 낮은 장애와 초저온 측정 전문 지식의 결합으로 이 프로젝트가 가능해졌습니다. 우리가 이러한 샘플을 측정한 이유 중 하나는 최근 프린스턴 그룹이 존재하는 작은 양의 결함으로 측정할 때 GaAs 반도체의 품질을 크게 향상시켰기 때문입니다. 이러한 개선된 샘플은 확실히 계속해서 새로운 물리학의 놀이터가 될 것입니다.” 이 흥미로운 발견은 Csathy 팀이 진행 중인 연구의 일부입니다. 팀은 토폴로지 전자 물리학을 지속적으로 추구하면서 발견의 한계를 계속해서 확장하고 있습니다.
참조: Haoyun Huang, Waseem Hussain, SA Myers, LN Pfeiffer, KW West, KW Baldwin 및 GA Csáthy의 "6-플럭스 복합 페르미온에서 파생된 위상적 보호에 대한 증거", 2024년 2월 17일, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-024-45860-5 Csathy 연구실의 저온 측정은 수상 번호 DE-SC0006671에 따라 미국 에너지부, 과학부, 기초 에너지 과학 프로그램의 지원을 받았습니다. 프린스턴 팀의 샘플 성장 노력은 Gordon and Betty Moore 재단 보조금 번호 GBMF 4420 및 국립 과학 재단 MRSEC 보조금 번호 DMR-1420541의 지원을 받았습니다.
메모 2404050522 나의 사고실험 fractional.qpeoms 스토리텔링
(나의 메모링은 자연지능인 나의 두뇌를 고성능 컴퓨터 처럼 딥러닝 학습하게 하여, 창발적인 아이디어를 통한 나의 이론들을 개념증명하고 있다. 그래서 나의 주된 자료분석 연구는 인공지능 AI에 의존하지 않는다. 다만 보조적인 데이타 수집이나 참고 자료는 참작한다.)
전자가 약하게 작용할 때는 qpeoms영역에 있고 강하게 작용할 때는 msbase에 있다. 이 기준을 fractional.qpeoms 양자 홀 효과에 있다. 여기서 qpeoms.fractional.hole은 *1쿨롬의 전자 입자들을 가두듯 머물게도 하고, 튕겨나가듯 도약도 한다. 그러나 굴러갈 수는 없다.
참고로 *1 쿨롬은 전자 약 6.2415×10^18개가 모인 전하량이다. 전하는 원자에서 벗어난 자유전자들이다. 이들이 fractional.qpeoms 양자 홀 효과를 만들어내고 있다고 가정하면 msbase가 질량값을 가지게 된다.
여기서 fractional.hole을 mser로 볼 수 있다. 그안에는 또다른 무수한 격자가 분수적으로 대량의 전하량이 존재할 수 있다.
-A team of physicists at Purdue University has discovered a new particle called a six-flux complex fermion that extends our understanding of the fractional quantum Hall effect beyond the known two-flux and four-flux states.
-This important discovery highlights the critical role of high-quality semiconductor materials and supports advances in quantum physics research. If the fractional quantum Hall regime were a series of highways, these highways would have two or four lanes. The car-like flow of two- or four-flux complex fermions in this two- to four-flux complex fermion traffic scenario naturally describes the more than 90 fractional quantum Hall states that form in a variety of host materials.
-But physicists at Purdue University recently discovered that the fractional quantum Hall regime is not limited to two-flux or four-flux, and discovered the existence of a new type of emergent particle they call a six-flux complex fermion.
-All cryogenic measurements were completed in the laboratory of Csathy's physics building. His lab conducts research in strongly correlated electron physics, also called topological electron physics. Understanding Electronic Interactions The weak interactions of electrons are well established and their behavior is fairly predictable. When electrons interact weakly, they are usually considered natural components of the overall system.
-But when electrons interact strongly, it becomes almost impossible to interpret their systematic behavior by considering individual electrons. “This happens in very few cases, such as the fractional quantum Hall regime we study,” Csathy said. “Complex fermions, a very intuitive building block for describing fractional quantum Hall states, come in many forms. They can describe an entire subset of fractional quantum Hall states.
The basic charge e is 1.602×10^−19 C.
Note 1.
Because charge is ultimately the movement of electrons, electric capacitance can also be treated from the perspective of movement of matter. In this case, the amount of charge possessed by 1 mol of accumulated electrons can be defined as 1 F. Since 1 mol of electrons is the amount of 6.02214076×1023 electrons gathered, which is Avogadro’s constant (NA), and the basic charge e of one electron is 1.602×10^−19 C, 1 F is calculated as follows.
1 F, the basic unit of electrical capacitance, is a very large value that accumulates a charge of 1 C at a voltage of 1 V. Those who first scientifically studied electricity were unable to estimate its size well, so this large value was used as the basic unit. . 1 coulomb is the electric charge of approximately 6.2415×10^18 electrons. The capacitance of capacitors used in general electric circuits usually ranges from picofarads to microfarads.
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Memo 2404050522 My thought experiment fractional.qpeoms storytelling
(My memorizing allows my brain, which is a natural intelligence, to learn deep learning like a high-performance computer, and proves the concept of my theories through emergent ideas. So my main data analysis research does not depend on artificial intelligence AI. However, auxiliary (Please take into account any additional data collection or reference materials.)
When electrons act weakly, they are in the qpeoms region, and when electrons act strongly, they are in msbase. This criterion lies in the quantum Hall effect fractional.qpeoms. Here, qpeoms.fractional.hole allows electron particles of *1 coulomb to stay as if they are trapped, or to leap as if they are bouncing off. But it can't roll.
For reference, *1 coulomb is the electric charge of about 6.2415×10^18 electrons. Electric charges are free electrons that escape from atoms. Assuming that they are creating the quantum Hall effect, msbase has a mass value.
Here you can see fractional.hole as mser. Inside it, countless other lattices can contain fractionally large amounts of electric charge.
Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd0000e0
000ac0f00bde
0c0fab000e0d
e00d0c0b0fa0
f000e0b0dac0
d0f000cae0b0
0b000f0ead0c
0deb00ac000f
ced0ba00f000
a0b00e0dc0f0
0ace00df000b
0f00d0e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
A path of qpeoms.msbase.oss
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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