Yıllar önce bilim insanları Excitonium adında bir maddenin olasılığını, teorik olarak ortaya koydu. Günümüzde ise yenilikçi deneyler sayesinde araştırmacılar; bu maddenin varlığını ispat etmiş durumda.
Illionis Üniversitesi’ndeki araştırmacıların tanıttığı bu madde; maddenin süper akışkan halde, süper iletken hatta yalıtkan bir elektronik kristal gibi davranmasına izin veren boya benzeri bir bileşikten oluşur.
Fizik Profesörü Peter Abbamonte ve Ekibi; Illinois, Kaliforniya, Berkeley ve Amsterdam üniversitelerindeki meslektaşlarıyla, 50 yıldan fazla, teoriye tabi tutulan bu gizemli maddenin varlığını kanıtlamak için bir araya geldi.
Çalışmaları sonucunda; Science Dergisi’nde Excitonium adında bir maddenin varlığını tespit ettiklerini açıkladılar.
Excitonium, dışarıdaki elektronları ve ardında bıraktıkları “delikleri” birleştirirken elde edilen ‘excitonlardan’ oluşan bir (yoğuşma) kondensat’tır. Yarı iletkenlerde atomdaki bir enerji seviyesinde bulunan elektronlar; uyarıldıklarında bir sonraki enerji seviyesine atlayabilir ve böylece bir önceki seviyede bıraktıkları boşluklar (delikler); bu ilginç kuantum-mekanik eşleştirmeyi mümkün kılar.
Bu delik, pozitif yüklü bir parçacık gibi davranır ve kaçan negatif yüklü elektronu çeker.
Excitonların varlığını ispatlamak için, ekip; bir geçiş metali olan dikalsiyojenit titanyum diselenid (1T-TiSe2) katkılı kristaller üzerinde çalıştı. Sonuçlarını, beş ayrı zamanda bile tekrar çoğaltabildiler.
Kuantum Gizemleri
Bilim insanları bugüne kadar; Excitonium veya başka bir maddenin evrelerini, tespit edip etmediklerini kesin olarak ayırt etmek için; gerekli deney araçlarına sahip değildi.
Illionis Araştırmacıları ise; yeni bir teknik kullanarak ilk kez, ivme ne olursa olsun; düşük enerjili katı partiküllerin, eşlenmiş elektronların (ve delikleri) toplu uyarılarını kesin olarak ölçmeyi başardı.
Başka bir deyişle buluş; exciton yoğunlaşması’nın öncüsü olan bir yumuşak plasmon* fazının ilk gözlemidir.
*Bir metal içinde iletim elektronu bulutunun topluca uyarılmasına plasma salınımları, plasma salınımının kuantumuna da plasmon denir.
Abbamonte basın açıklamasında; bu sonucun, ‘kozmik bir öneme sahip’ olduğunu vurguluyor ve açıklıyor: “Harvard’dan Teorik Fizikçi Bert Halperin tarafından 1960’larda “Excitonium” terimi üretildiğinden beri, fizikçiler bu maddenin varlığını kanıtlamaya çalıştılar Teorisyenler; maddenin mükemmel derecede yalıtkan, iletken veya süper akışkan olup olmayacağını tartıştılar.
1970’lerden beri pek çok araştırmacı, excitonium’un varlığına dair çok fazla inandırıcı argümanlar, kanıtlar yayınlasa da, hiçbiri kesinleşmiş değildi ve yalnızca geleneksel yapısal faz geçişleri ile eşit derecede açıklanabilirdi. “
Yaklaşık 50 yıl sonra Excitonium’un var olduğu kesin olarak ispatlanmış ve deneylerde somut olarak görülmüştür. Araştırmacılar, özelliklerini daha da araştırıp, uygulanabilir hale getirmek için çalışmalarını sürdürüyor.
Excitonium uygulama alanlarına taşındığında; süper iletken ve süper akışkan özelliğiyle, mevcut teknolojileri ilerletmek için kullanılabilir.
Ayrıca, kuantum mekaniği anlayışını yönlendiren ve şekillendiren kuantum fenomenleri analiz ettiğinden; bu araştırma mevcut kuantum bulmacalarını çözümlemede yardımcı olabilir.
