ทฤษฎีนี้เสนอว่าโลหะที่นำไฟฟ้าตามปกติสามารถเปลี่ยนเป็นฉนวนที่ไม่นำไฟฟ้าได้อย่างไรเมื่อความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลดลง วิกเนอร์ตั้งทฤษฎีว่าเมื่ออิเล็กตรอนในโลหะถูกทำให้เย็นจัด อิเล็กตรอนเหล่านี้จะถูกแช่แข็งในรอยทางของพวกมันและก่อตัวเป็นโครงสร้างที่แข็งกระด้างและไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า - คริสตัล - แทนที่จะซิปรอบหลายพันกิโลเมตรต่อวินาทีและสร้าง กระแสไฟฟ้า. นับตั้งแต่เขาค้นพบ โครงสร้างนี้จึงถูกตั้งชื่อว่าวิกเนอร์ คริสตัล และถูกพบเห็นเป็นครั้งแรกในปี 1979

สิ่งที่ยังคงเข้าใจยากสำหรับนักฟิสิกส์คือการละลายของสถานะคริสตัลเป็นของเหลวเพื่อตอบสนองต่อความผันผวนของควอนตัม อย่างน้อยที่สุดก็คือ: เกือบ 90 ปีต่อมา ทีมนักฟิสิกส์ที่นำโดย Hongkun Park และ Eugene Demler ในคณะอักษรศาสตร์และวิทยาศาสตร์ ได้บันทึกการทดลองเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงนี้ในที่สุด

งานนี้ได้อธิบายไว้ในผลการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารNatureและเป็นก้าวสำคัญในการสร้างระบบสำหรับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้ระหว่างสถานะของสสารในระดับควอนตัม ซึ่งเป็นเป้าหมายที่ใฝ่หามานานในภาคสนาม

Eugene Demler ผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า "สิ่งนี้อยู่ที่ขอบของการเปลี่ยนจากวัสดุควอนตัมบางส่วนเป็นวัสดุคลาสสิกบางส่วนและมีปรากฏการณ์และคุณสมบัติที่ผิดปกติและน่าสนใจมากมาย" "คริสตัลเองถูกมองเห็นแล้ว แต่นี่เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เก่าแก่ - เมื่อกลศาสตร์ควอนตัมและปฏิสัมพันธ์แบบคลาสสิกกำลังแข่งขันกัน - ไม่เคยเห็นมาก่อน มันใช้เวลา 86 ปี"

ทีมวิจัยนำโดย Park และ Demler มุ่งเน้นไปที่การสังเกตผลึก Wigner และการเปลี่ยนเฟสในการศึกษา ในวิชาเคมี ฟิสิกส์ และอุณหพลศาสตร์ การเปลี่ยนเฟสเกิดขึ้นเมื่อสารเปลี่ยนจากของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซเป็นสถานะอื่น เมื่อความผันผวนของควอนตัมใกล้กับอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ จะเรียกว่าการเปลี่ยนเฟสของควอนตัม คิดว่าการเปลี่ยนแปลงของควอนตัมเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในระบบควอนตัมจำนวนมาก

ในกรณีของคริสตัลวิกเนอร์ การเปลี่ยนแปลงของผลึกเป็นของเหลวเกิดขึ้นจากการแข่งขันระหว่างด้านคลาสสิกและด้านควอนตัมของอิเล็กตรอน ซึ่งก่อนหน้านี้มีอิทธิพลในเฟสของแข็ง ซึ่งอิเล็กตรอนมีลักษณะ "เหมือนอนุภาค" และ หลังครอบงำในของเหลวซึ่งอิเล็กตรอนเป็น "เหมือนคลื่น" สำหรับอิเล็กตรอนตัวเดียว กลศาสตร์ควอนตัมบอกเราว่าธรรมชาติของอนุภาคและคลื่นเป็นส่วนเสริม

"เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ในระบบของอิเล็กตรอนที่มีปฏิสัมพันธ์กันจำนวนมาก พฤติกรรมที่แตกต่างกันเหล่านี้แสดงออกในระยะที่แตกต่างกันของสสาร" พาร์คกล่าว "ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ธรรมชาติของการเปลี่ยนสถานะของแข็งและของเหลวของอิเล็กตรอนจึงได้รับความสนใจอย่างมากทั้งทางทฤษฎีและทางการทดลอง"

นักวิทยาศาสตร์ของฮาร์วาร์ดรายงานโดยใช้เทคนิคการทดลองแบบใหม่ที่พัฒนาโดย You Zhou, Jiho Sung และ Elise Brutschea นักวิจัยจาก Park Research Group และหัวหน้าผู้เขียนรายงาน เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงของของแข็งเป็นของเหลวในสารกึ่งตัวนำ bilayers แบบอะตอม โดยทั่วไป การตกผลึกของวิกเนอร์ต้องการความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำมาก ทำให้การทดลองทำเป็นความท้าทายครั้งสำคัญ โดยการสร้างชั้นอิเล็กตรอนที่มีปฏิสัมพันธ์กันสองชั้นจากสารกึ่งตัวนำบางอะตอมสองตัว นักทดลองได้สร้างสถานการณ์ที่การตกผลึกมีเสถียรภาพที่ความหนาแน่นสูงขึ้น

เพื่อดูการเปลี่ยนแปลง นักวิจัยใช้วิธีการที่เรียกว่า exciton spectroscopy พวกเขาใช้แสงเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนในระบบและจับกับตำแหน่งว่างของอิเล็กตรอน หรือรูที่ทิ้งไว้เบื้องหลัง ทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอนคล้ายไฮโดรเจนที่เรียกว่า exciton คู่นี้มีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนตัวอื่นในวัสดุและปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของอิเล็กตรอนเพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจน

ผลการวิจัยจากบทความนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นโดยบังเอิญและเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจตามที่นักวิจัยกล่าว กลุ่ม Park เริ่มออกเดินทางในทิศทางที่ต่างออกไปและรู้สึกงงงวยเมื่อสังเกตเห็นอิเล็กตรอนในวัสดุของพวกเขาแสดงพฤติกรรมการเป็นฉนวน พวกเขาปรึกษากับนักทฤษฎีจากห้องทดลองของ Demler และในไม่ช้าก็รู้ว่าพวกเขามีอะไรบ้าง

นักวิจัยวางแผนที่จะใช้วิธีการใหม่เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงระยะควอนตัมอื่น ๆ ต่อไปบาคาร่า สมัครบาคาร่า