新物質形態激子素存在有“確鑿證據”

　　據物理學家組織網近日消息，美國物理學家聲稱，他們觀察到物質的前驅階段，首次用“確鑿證據”，證明了激子素（Excitonium）這種新物質形態的存在。這種物質形態最先由哈佛大學的科學家提出，已困擾科學家50年。研究人員表示，這一發現有助于揭示一些量子謎團。

　　理論認為，激子素由激子組成，是一種冷凝物，它像超導體、超流體或絕緣電子晶體一樣，表現出宏觀量子現象。當一個電子受到激發躍遷時，會留下一個空穴，這個空穴的表現就像帶正電的粒子，會吸引逃逸電子。當逃逸電子和空穴配對時，會形成復合粒子——激子。

　　為了揭開這種難以捉摸的物質形態，研究人員用一個測角儀對一個電子能量損失光譜儀進行改造，獲得了“動量解析電子能量損失光譜儀”，這種新設備對激發更敏感。研究人員可以用它精確測量電子的動量，而且首次測量了粒子的激發。他們甚至能觀察到激發前兆，即當物質接近臨界溫度時出現的軟質等離子體階段，這就是到他們證實物質形態存在的“確鑿證據”。實驗中，他們研究了過渡金屬二硒化鈦（1T-TiSe2）的非摻雜晶體，并在不同的裂解晶體上重現了結果5次。

　　研究負責人之一、伊利諾伊大學物理學教授皮特·阿班蒙特說：“自20世紀60年代理論物理學家貝爾·哈爾普林創造激子素這一術語以來，物理學家們一直試圖證明它的存在，理論家們也一直在爭辯其究竟是絕緣體、完美的導體還是超流體。20世紀70年代以來，有多位物理學家發表了其存在的證據，但他們的發現并非確定性證據，可用傳統的結構相變來解釋。”

　　研究人員表示，這一發現可能有助于揭示一些量子謎團，因為研究宏觀量子現象對于我們理解量子力學至關重要；也有助于科學家進一步厘清金屬—絕緣體的過渡，激子凝聚或在這一過程中發揮關鍵作用。相關研究發表在近日出版的《科學》雜志上。