Partikel Kuasi dengan Interaksi Merdu

Gelombang air adalah eksitasi lokal di dalam air, yang dalam banyak aspek berperilaku seperti partikel, memiliki kecepatan dan energi, berinteraksi, dan sebagainya. Dalam bahan, eksitasi tertentu dapat berperilaku lebih seperti partikel, dengan segala macam sifat yang dapat diatur: partikel kuasi. Kredit: Pixabay/CC0 Domain Publik

Hukum mekanika kuantum memungkinkan keberadaan 'kuasi-partikel': eksitasi dalam bahan yang berperilaku persis seperti partikel biasa. Keuntungan utama partikel kuasi dibandingkan partikel biasa adalah sifat-sifatnya dapat direkayasa. Dalam artikel Nature Materials News & Views minggu ini, fisikawan IoP Erik van Heumen menjelaskan eksperimen baru-baru ini di mana bahkan interaksi antara partikel kuasi dapat disetel.

Dalam beberapa tahun terakhir, cabang matematika topologi, mempelajari bentuk benda, dan cabang fisik fisika benda terkondensasi, mempelajari perilaku zat padat dan cairan, telah bergabung menjadi bidang penelitian baru yang menarik: bidang bahan topologi. Salah satu aspek yang paling menarik dari medan gabungan ini adalah munculnya partikel kuasi eksotis: gangguan lokal pada material yang berperilaku persis seperti partikel. Bahwa partikel kuasi seperti itu bisa ada, sudah diketahui dari deskripsi kuantum bahan sederhana. Apa yang ditawarkan kombinasi dengan topologi adalah kumpulan partikel yang sama sekali baru, yang dikenal sebagai fermion Dirac dan Weyl, axion, dan monopol magnetik.

Interaksi teknik

Membebaskan diri dari aturan ketat untuk partikel biasa yang ditentukan oleh alam, peneliti mendapatkan kendali atas sifat-sifat partikel kuasi dengan memilih bahan yang digunakan untuk menghasilkannya dengan cermat. Salah satu keinginan yang paling tinggi dalam daftar adalah menemukan bahan di mana jenis dan kekuatan interaksi antara partikel kuasi dapat disetel.

Baru-baru ini, sebuah keluarga bahan ditemukan yang memiliki atom-atom yang tersusun dalam apa yang disebut kisi kagome. Dalam artikel 'News & Views' miliknya, Erik van Heumen menjelaskan eksperimen, yang dilaporkan dalam edisi terbaru Nature Materials , yang menyarankan pembentukan apa yang disebut 'gelombang kerapatan fluks' dalam bahan-bahan ini, sebuah eksitasi yang memberikan konfirmasi prediksi teoretis bahwa bahan-bahan ini dapat menampung partikel kuasi yang berinteraksi secara eksotis. Fakta bahwa interaksi merdu seperti itu antara partikel kuasi dalam bahan sekarang dapat dibuat di laboratorium sangat menjanjikan untuk studi bahan topologi di masa depan.