.A Physics Discovery So Strange It’s Changing Quantum Theory

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.A Physics Discovery So Strange It’s Changing Quantum Theory

양자 이론을 바꿀 만큼 이상한 물리학적 발견

Physics Atomic Electrons Concept

Jennifer Chu, 매사추세츠 공과 대학2024년 12월 12일, 물리학 원자 전자 개념

MIT의 최근 연구는 전자 상호작용과 양자 특성을 강조하는 향상된 이론적 모델을 통해 5층 그래핀의 분수 전하 현상을 설명합니다. 출처: SciTechDaily.com MIT 물리학자들은 5층 그래핀 에서 전자가 분수 전하를 보일 수 있다는 사실을 발견하고 놀랐다 . MIT 물리학자들의 새로운 이론 연구에서는 이 현상이 어떻게 작동하는지 설명하며, 제한된 2차원 공간에서의 전자 상호작용이 자기장과 무관하게 새로운 양자 상태를 초래한다고 제안합니다.

그래핀의 획기적인 발견 MIT 물리학자들은 전자가 분수 전하로 분리되는 방식을 이해하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 그들의 연구 결과는 그래핀과 다른 2차원 물질에서 이국적인 전자 상태를 만드는 조건을 보여줍니다. 이 새로운 연구는 롱 주 조교수가 이끄는 또 다른 MIT 팀의 최근 발견을 바탕으로 합니다 . 주의 그룹은 전자가 5중 레이어 그래핀에서 "분수 전하"를 운반하는 것으로 보인다는 것을 관찰했습니다.

5중 레이어 그래핀은 비슷한 질화붕소 시트에 놓인 5개의 적층 그래핀 층으로 구성된 구조입니다. 분수 요금 공개 주는 5중층 구조에 전류를 흘렸을 때 전자가 자기장이 없는 상태에서도 전체 전하의 일부로 통과하는 것처럼 보인다는 것을 발견했습니다. 과학자들은 이미 전자가 매우 강한 자기장 아래에서 분수로 분리될 수 있다는 것을 보여줬는데, 이를 분수 양자 홀 효과라고 합니다.

주의 연구는 이 효과가 자기장 없이 그래핀에서 가능하다는 것을 처음으로 발견한 것이었습니다. 최근까지는 그래핀에서 이런 효과가 나타날 것으로 예상되지 않았습니다. 이 현상은 "분수 양자 비정상 홀 효과"라는 이름으로 명명되었으며, 이론가들은 5층 그래핀에서 분수 전하가 어떻게 발생할 수 있는지에 대한 설명을 찾고자 노력해 왔습니다. 이론적 발전과 협력 MIT 물리학 교수 센틸 토다드리가 이끄는 새로운 연구는 답의 중요한 부분을 제공합니다. 양자 역학적 상호 작용의 계산을 통해 그와 그의 동료들은 전자가 일종의 결정 구조를 형성한다는 것을 보여주었고, 그 특성은 전자의 일부가 출현하기에 이상적입니다. "이것은 완전히 새로운 메커니즘으로, 수십 년의 역사에서 사람들은 이런 종류의 분수 전자 현상으로 가는 시스템을 가진 적이 없습니다."라고 토다드리가 말했습니다.

"이것은 이전에는 꿈에서만 가능했던 모든 종류의 새로운 실험을 가능하게 하기 때문에 정말 흥미롭습니다." 이 팀의 연구는 최근 저널 Physical Review Letters 에 게재되었습니다. 존스홉킨스 대학 과 하버드 대학 , 캘리포니아 대학교 버클리 , 로렌스 버클리 국립 연구소 의 다른 두 연구팀은 각각 같은 호에 비슷한 결과를 게재했습니다. MIT 팀에는 Zhihuan Dong 박사(24년)와 전 박사후 연구원 Adarsh Patri가 포함됩니다.

“분수 현상” 2018년 MIT 물리학 교수인 파블로 하릴로-헤레로와 그의 동료들은 두 장의 그래핀 시트를 쌓고 꼬면 새로운 전자적 거동이 나타날 수 있다는 것을 처음으로 관찰했습니다 . 각 그래핀 층은 단일 원자 만큼 얇고 육각형 탄소 원자의 닭장 격자로 구성되어 있습니다. 그는 두 장을 서로 매우 특정한 각도로 쌓았을 때, 그로 인한 간섭 또는 무아레 패턴이 동일한 재료에서 초전도 및 절연 특성과 같은 예상치 못한 현상을 유도한다는 것을 발견했습니다.

곧 "매직 앵글 그래핀"이라는 이름이 붙었고, 트위스트로닉스라는 새로운 분야를 탄생시켰는데, 이는 꼬인 2차원 재료의 전자적 거동을 연구하는 것입니다. "그의 실험 직후, 우리는 이러한 모아레 시스템이 일반적으로 이러한 분수 전자 위상이 출현할 수 있는 조건을 찾는 데 이상적인 플랫폼이 될 것이라는 것을 깨달았습니다."라고 같은 해에 Jarillo-Herrero와 공동으로 연구를 수행하여 이론적으로 이러한 꼬인 시스템이 자기장 없이도 분수 전하를 나타낼 수 있음을 보여준 Todadri는 말합니다. "우리는 이러한 종류의 분수 현상을 찾는 데 가장 적합한 시스템으로 이것을 옹호했습니다."라고 그는 말합니다. 놀라운 실험 결과 그러다 2023년 9월에 토다드리는 토다리의 이론적 작업에 익숙하고 자신의 실험 작업을 통해 그와 연락을 유지해 온 주와 줌 통화를 했습니다.

"그는 토요일에 전화를 걸어 5층 그래핀에서 [전자] 분획을 본 데이터를 보여줬어요." 토다드리는 회상합니다. "그리고 그것은 우리가 생각했던 대로 진행되지 않았기 때문에 큰 놀라움이었습니다." 2018년 논문에서 Todadri는 분수 전하가 전자 파동 함수의 특정 꼬임으로 특징지어지는 전구체 단계에서 나와야 한다고 예측했습니다. 그는 광범위하게 전자의 양자 속성은 특정 꼬임, 즉 고유 구조를 변경하지 않고도 조작할 수 있는 정도를 가져야 한다고 이론화했습니다. 그는 이 꼬임이 주어진 모아레 구조에 추가된 그래핀 층의 수에 따라 증가해야 한다고 예측했습니다. "5중 레이어 그래핀의 경우, 우리는 파동 함수가 5번 휘어질 것이라고 생각했고, 그것이 전자 분수의 선구자가 될 것입니다." 토다드리가 말합니다. "하지만 그는 실험을 했고, 그것이 휘어지지만 단 한 번만 휘어진다는 것을 발견했습니다. 그러자 다음과 같은 큰 의문이 제기되었습니다. 우리가 보고 있는 모든 것에 대해 어떻게 생각해야 할까요?" 전자 상호작용 재고 새로운 연구에서 Todadri와 그의 팀은 초기 예측이 부족해진 후 펜타레이어 그래핀에서 전자 분율이 어떻게 형성될 수 있는지 다시 살펴보았습니다.

원래 가설을 검토한 결과, 중요한 요소를 간과했을 수도 있다는 것을 발견했습니다. "전자 시스템에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알아낼 때 현장에서 표준 전략은 전자를 독립적인 행위자로 취급하고, 그로부터 토폴로지 또는 권선을 알아내는 것입니다." Todadri가 설명합니다. "하지만 Long의 실험을 통해 우리는 이 근사치가 틀렸음을 알게 되었습니다." 대부분의 물질에서 전자는 서로를 밀어내고 독립적인 작용체로 움직일 수 있는 충분한 공간이 있는 반면, 입자는 5층 그래핀과 같은 2차원 구조에서 훨씬 더 제한되어 있습니다. 이러한 좁은 공간에서 팀은 전자도 상호 작용해야 하며, 자연적 반발 외에도 양자 상관 관계에 따라 행동해야 한다는 것을 깨달았습니다. 물리학자들이 이론에 전자 간 상호 작용을 추가했을 때, Ju가 5층 그래핀에서 관찰한 권선을 정확하게 예측한다는 것을 발견했습니다. 연구팀은 이론적 예측이 관찰 결과와 일치하자 이 예측을 바탕으로 5층 그래핀이 분수 전하를 발생시키는 메커니즘을 식별할 수 있었습니다.

그들은 탄소 원자의 격자 모양 층이 다른 층 위에, 질화붕소 위에 배열된 5층 그래핀의 모아레 배열이 약한 전기적 퍼텐셜을 유도한다는 것을 발견했습니다. 전자가 이 퍼텐셜을 통과하면 일종의 결정 또는 주기적 형성이 형성되어 전자를 가두고 양자 상관 관계를 통해 상호 작용하도록 강제합니다. 이 전자 줄다리기는 각 전자에 대한 가능한 물리적 상태의 일종의 구름을 생성하여 결정의 다른 모든 전자 구름과 상호 작용하여 파동 함수 또는 양자 상관 관계의 패턴으로 전자가 자체 분수로 분리될 수 있는 무대를 설정해야 하는 권선을 제공합니다. "이 결정은 일반적인 결정과는 다른 특이한 특성을 가지고 있으며, 미래 연구에 대한 많은 흥미로운 의문을 제기합니다." Todadri가 말했습니다. "단기적으로 이 메커니즘은 5층 그래핀에서 전자 분획의 관찰을 이해하고 유사한 물리학을 가진 다른 시스템을 예측하는 이론적 기반을 제공합니다."

참고문헌: Zhihuan Dong, Adarsh S. Patri 및 T. Senthil의 “펜타레이어 능면체 그래핀 모아레 구조의 양자 비정상 홀 위상 이론”, 2024년 11월 12일, Physical Review Letters . DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.206502 이 연구는 부분적으로 미국 국립과학재단과 사이먼스 재단의 지원을 받았습니다.

https://scitechdaily.com/a-physics-discovery-so-strange-its-changing-quantum-theory/

B메모링 2412130246 소스1.분석중_【】요약
b3.
이 팀의 연구는 최근 저널 Physical Review Letters 에 게재되었다. 존스홉킨스 대학 과 하버드 대학 , 캘리포니아 대학교 버클리 , 로렌스 버클리 국립 연구소 의 다른 두 연구팀은 각각 같은 호에 비슷한 결과를 게재했다. MIT 팀에는 Zhihuan Dong 박사(24년)와 전 박사후 연구원 Adarsh Patri가 포함된다.

b4.“분수 현상”
2018년 MIT 물리학 교수인 파블로 하릴로-헤레로와 그의 동료들은 두 장의 그래핀 시트를 쌓고 꼬면 새로운 전자적 거동이 나타날 수 있다는 것을 처음으로 관찰했다 . 각 그래핀 층은 단일 원자 만큼 얇고 육각형 탄소 원자의 닭장 격자로 구성되어 있다. 그는 두 장을 서로 매우 특정한 각도로 쌓았을 때, 그로 인한 간섭 또는 무아레 패턴이 동일한 재료에서 초전도 및 절연 특성과 같은 예상치 못한 현상을 유도한다는 것을 발견했다. 곧 "매직 앵글 그래핀"이라는 이름이 붙었고, 트위스트로닉스라는 새로운 분야를 탄생시켰는데, 이는 꼬인 2차원 재료의 전자적 거동을 연구하는 것이다.

그의 실험 직후, 우리는 이러한 모아레 시스템이 일반적으로 이러한 분수 전자 위상이 출현할 수 있는 조건을 찾는 데 이상적인 플랫폼이 될 것이라는 것을 깨달았다. 같은 해에 이론적으로 이러한 꼬인 시스템이 자기장 없이도 분수 전하를 나타낼 수 있음을 보여줬다. 이러한 종류의 분수 현상을 찾는 데 가장 적합한 시스템으로 봤다.

b3.놀라운 실험 결과
분수 전하가 전자 파동 함수의 특정 꼬임으로 특징지어지는 전구체 단계에서 나와야 한다고 예측했다. 그는 광범위하게 전자의 양자 속성은 특정 꼬임, 즉 고유 구조를 변경하지 않고도 조작할 수 있는 정도를 가져야 한다고 이론화했다. 그는 이 꼬임이 주어진 모아레 구조에 추가된 그래핀 층의 수에 따라 증가해야 한다고 예측했다.

"5중 레이어 그래핀의 경우, 우리는 파동 함수가 5번 휘어질 것이라고 생각했고, 그것이 전자 분수의 선구자가 될 것이다. 하지만 그는 실험을 했고, 그것이 휘어지지만 단 한 번만 휘어진다는 것을 발견했다.

전자 상호작용 재고
대부분의 물질에서 전자는 서로를 밀어내고 독립적인 작용체로 움직일 수 있는 충분한 공간이 있는 반면, 입자는 5층 그래핀과 같은 2차원 구조에서 훨씬 더 제한되어 있다. 이러한 좁은 공간에서 팀은 전자도 상호 작용해야 하며, 자연적 반발 외에도 양자 상관 관계에 따라 행동해야 한다는 것을 깨달았다.

이론에 전자 간 상호 작용을 추가했을 때, 5층 그래핀에서 관찰한 권선을 정확하게 예측한다는 것을 발견했다.

연구팀은 이론적 예측이 관찰 결과와 일치하자 이 예측을 바탕으로 5층 그래핀이 분수 전하를 발생시키는 메커니즘을 식별할 수 있었다. 그들은 탄소 원자의 격자 모양 층이 다른 층 위에, 질화붕소 위에 배열된 5층 그래핀의 모아레 배열이 약한 전기적 퍼텐셜을 유도한다는 것을 발견했다.

b4.
전자가 이 퍼텐셜을 통과하면 일종의 결정 또는 주기적 형성이 형성되어 전자를 가두고 양자 상관 관계를 통해 상호 작용하도록 강제한다. 이 전자 줄다리기는 각 전자에 대한 가능한 물리적 상태의 일종의 구름을 생성하여 결정의 다른 모든 전자 구름과 상호 작용하여 파동 함수 또는 양자 상관 관계의 패턴으로 전자가 자체 분수로 분리될 수 있는 무대를 설정해야 하는 권선을 제공한다.

이 결정은 일반적인 결정과는 다른 특이한 특성을 가지고 있으며, 미래 연구에 대한 많은 흥미로운 의문을 제기한다. 단기적으로 이 메커니즘은 5층 그래핀에서 전자 분획의 관찰을 이해하고 유사한 물리학을 가진 다른 시스템을 예측하는 이론적 기반을 제공한다.

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C메모링 2412130246 소스1.분석중_【】

1.양자 이론을 바꿀 만큼 이상한 물리학적 발견

MIT의 최근 연구는 전자 상호작용과 양자 특성을 강조하는 향상된 이론적 모델을 통해 5층 그래핀의 분수 전하 현상을 설명한다. 5층 그래핀에서 전자가 분수 전하를 보일 수 있다는 사실을 발견하고 놀랐다 .

이 새로운 이론 연구에서는 이 현상이 어떻게 작동하는지 설명하며, [1]제한된 2차원 공간에서의 전자 상호작용이 자기장]과 무관하게 새로운 양자 상태]를 초래한다고 제안한다.

_[1】] 전자가 msbase.oser의 자기장에서 전하를 가지고 활성화된다. 그러나 전자를 br.vix.ain에 놓으면 qpeoms의 제한된 평면에서 키랄성 분수 앙자상태의 무한 회전의 궤도를 통해 뒤틀림의 chiral.bar.2qvixer가 험한 파도를 만들어내는 것을 예상할 수 있다. 이는 원의 중심내부에 보기1. 존재함을 나타낸다. 허허. 물론 이론이고 사고실험일 뿐이다. 어허.

보기1. 전자들이 자기장없이 손대칭 키랄구조를 가진다.

sms.oms.vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a

2.그래핀의 획기적인 발견
전자가 분수 전하로 분리되는 방식을 이해하는 데 상당한 진전을 이루었다. 그들의 연구 결과는 그래핀과 다른 2차원 물질에서 이국적인 전자 상태를 만드는 조건을 보여준다.

전자가 5중 레이어 그래핀에서 "분수 전하"를 운반하는 것으로 보인다는 것을 관찰했다. 5중 레이어 그래핀은 비슷한 질화붕소 시트에 놓인 5개의 적층 그래핀 층으로 구성된 구조이다.

5중층 구조에 전류를 흘렸을 때 [2]전자가 자기장이 없는 상태에서도 전체 전하의 일부로 통과하는 것처럼] 보인다는 것을 발견했다.

_[2】보기1. 손대칭 키랄구조 그래핀형 모드을 연상 시키며 두개의 팔(bar)를 가진 분수전하의 운반 원회전 궤도로 보여진다. 이들은 6개의 레이어를 보여준다. 물론 이는 메타구조로 만들어내었기에 실제적인 물질이 아니다. 양자상태의 분수효과가 무한대의 손대칭 키랄의 자기장 없이 전자가 이동하는 것을 보여준다. 어허.

B.
과학자들은 이미 전자가 매우 강한 자기장 아래에서 분수로 분리될 수 있다는 것을 보여줬는데, 이를 분수 양자 홀 효과라고 한다. 이 효과가 자기장 없이 그래핀에서 가능하다는 것을 처음으로 발견한 것이었다. 최근까지는 그래핀에서 이런 효과가 나타날 것으로 예상되지 않았다.

이 현상은 "분수 양자 비정상 홀 효과"라는 이름으로 명명되었으며, 이론가들은 5층 그래핀에서 분수 전하가 어떻게 발생할 수 있는지에 대한 설명을 찾고자 노력해 왔다.

b2.이론적 발전과 협력
이 연구는 답의 중요한 부분을 제공한다. 양자 역학적 상호 작용의 계산을 통해 [b2]전자가 일종의 결정 구조를 형성한다]는 것을 보여주었고, 그 특성은 전자의 일부가 출현하기에 이상적이다.

이것은 완전히 새로운 메커니즘으로, 수십 년의 역사에서 사람들은 이런 종류의 분수 전자 현상으로 가는 시스템을 가진 적이 없다. 이것은 이전에는 꿈에서만 가능했던 모든 종류의 새로운 실험을 가능하게 하기 때문에 정말 흥미롭다.

_[b2】보기1.의 전자기장 없는 전자들 양자분수 효과에서 msbase의 질량값은 제공하는 결정구조를 제공한다는 단서를 드디어 그래핀의 전자기장 없은 양자분수 보기1.에서 방금 0318 시각 찾아냈다. 어허.

양자 상태의 qpeoms 단위가 어떻게 msbase에게 질량값의 보통물질의 구조를 전자가 제공할까? 그동안 궁금했지만 br.ain안에 내가 직접 창안한 독특한 omsful 해법인 메타구조, sms.oms.vix.ain의 존재가 바로 양자상태의 전자기장 없는 전자의 손대칭 키랄구조의 상하 좌우 분수효과가 msbase 물질의 결정구조를 oser의 핵 msbase을 만들어낸 것이다. 어허.

Cmemoring 2412130246 Source 1. Analyzing_【】

1. Strange physics discovery that could change quantum theory

Recent research at MIT explains the fractional charge phenomenon in 5-layer graphene through an improved theoretical model that emphasizes electron interactions and quantum properties. The discovery that electrons in 5-layer graphene can exhibit fractional charges was surprising.

This new theoretical study explains how this phenomenon works, proposing that [1]electron interactions in a confined two-dimensional space lead to new quantum states independent of magnetic fields.

_[1】] Electrons are activated with charge in the magnetic field of msbase.oser. However, if the electrons are placed in br.vix.ain, we can expect the chiral.bar.2qvixer of the distortion to create rough waves through the infinite rotation of the chiral fractional quantum states in the confined plane of qpeoms. This indicates that there is a view1. inside the center of the circle. Hehe. Of course, it's just a theory and a thought experiment. Oh, my.

Example 1. Electrons have a chiral structure without a magnetic field.

2. Groundbreaking discovery of graphene
We have made significant progress in understanding how electrons are separated into fractional charges. Their research results show the conditions that create exotic electronic states in graphene and other two-dimensional materials.

They observed that electrons appear to carry "fractional charges" in 5-layer graphene. 5-layer graphene is a structure consisting of five layers of stacked graphene placed on similar boron nitride sheets.

They found that when current was passed through the 5-layer structure, [2] the electrons appeared to pass as part of the total charge even in the absence of a magnetic field.

_[2] View 1. A hand-symmetric chiral structure reminiscent of a graphene-like mode, showing a circular orbit carrying fractional charges with two arms (bars). They show six layers. Of course, this is not a real material because it is made of a metastructure. The fractional effect of the quantum state shows that electrons move without a magnetic field with infinite hand-symmetric chirality. Oh, my.

B.
Scientists have already shown that electrons can be split into fractions under very strong magnetic fields, which is called the fractional quantum Hall effect. This was the first discovery that this effect was possible in graphene without a magnetic field. Until recently, it was not expected that such an effect would occur in graphene.

This phenomenon has been named the "fractional quantum anomalous Hall effect", and theorists have been trying to find an explanation for how fractional charges can occur in five-layer graphene.

b2. Theoretical development and collaboration
This research provides an important part of the answer. Through calculations of quantum mechanical interactions, it has been shown that [b2] electrons form a kind of crystal structure, the properties of which are ideal for the emergence of some of the electrons.

This is a completely new mechanism, and in the history of decades, people have never had a system that goes into this kind of fractional electron phenomenon. This is really exciting because it enables all kinds of new experiments that were previously only possible in dreams.

_[b2】View 1. Electromagnetic field-free electrons in the quantum fountain effect The mass value of msbase finally provides a clue that the crystal structure provides a clue in the quantum fountain view 1. of graphene without an electromagnetic field. Oh my.

How does the qpeoms unit of the quantum state provide the structure of the ordinary matter of the mass value to the msbase? I have been wondering for a while, but the existence of the metastructure, sms.oms.vix.ain, which is a unique omsful solution that I created myself in br.ain, is that the up-down-left-right fractional effect of the hand-symmetric chiral structure of the electron without the electromagnetic field of the quantum state created the crystal structure of the msbase material, the nucleus msbase of oser. Oh.