Что такое квазичастицы и как с ними работают
Законы квантовой механики допускают существование «квазичастиц»: это не частицы в привычном понимании, а различные возбуждения в материалах. При этом ведут они себя аналогично частицам. Главное преимущество квазичастиц в том, что их свойства можно изменять.
В последние годы топология и физика конденсированного состояния объединились в новую область исследований: топологические материалы. Наиболее интересны в этой области квазичастицы: это локальные возмущения в материалах, которые ведут себя точно так же, как и частицы. Существование квазичастиц достоверно известно и подтверждается квантовой физикой — а использование топологии позволяет ввести совершенно новый набор частиц — например, как фермионы Дирака и Вейля, аксионы и магнитные монополи (гипотетические частицы).
Освободившись от строгого набора правил для обычных частиц, исследователи могут получают контроль над свойствами квазичастиц. Для этого нужно тщательного подобрать подходящие материалы.
Недавно было обнаружено семейство материалов, в которых атомы расположены в виде так называемой «решетки кагомэ» — сложное переплетение фигур, в которых треугольники формируют шестиугольную сетку.
В таких материалах предлагается возбуждать так называемую «волну плотности потока» — возбуждения, которое обеспечило бы подтверждение теоретических предсказаний о том, что в таких материалах могут содержаться экзотически взаимодействующие квазичастицы.
То, что такие «настраиваемые» взаимодействия между квазичастицами в материалах могут быть созданы в лаборатории, в будущем может иметь большие перспективы для исследований топологических материалов.
Статья опубликована в журнале Nature Materials News & Views.