Objavili novú formu hmoty - excitónium -, ktorú teoreticky predpokladali už pred viac ako 50 rokmi, pozostávajúcu z bozónu, kompozitného materiálu, ktorý jej umožňuje pôsobiť ako supratekutá látka, supravodič a elektrický izolant.
Bose-Einsteinov kondenzát (BEC) je v zásade stavom hmoty, v ktorej sa zhromažďujú extrémne studené atómy a správajú sa ako jedna entita nazývaná bozón. Napríklad fotóny sú bozónom, rovnako ako niektoré zložitejšie kvázičastice, ako sú plazmóny a fonóny.
Excitónium je typ kondenzátu vytvoreného z excitónov - typu kvázičastíc vytvorených v kvantovom mechanickom párovaní od uniknutého elektrónu a otvoru, ktorý zanechal. Všetko začína polovodičom, materiálom s elektrickými vlastnosťami niekde v strede medzi vodičom a izolátorom.
V podstate, keď sa elektrón na okraji valenčného pásma polovodiča excituje, prechádza na vodivú stranu, ktorá je prázdna. Keďže všetky elektróny majú záporný náboj, zanecháva to "dieru", ktorá pôsobí ako kladne nabitá entita. Záporný elektrón a pozitívna diera sa navzájom priťahujú a vytvárajú tak bozón, ktorý sa nazýva excitón. Skutočnosť, že diera pôsobí ako samotná častica, môže byť pripisovaná okolitému davu elektrónov. Ale toto chápanie robí párovanie nemenej zvláštnym a nádherným, hovoria výskumníci.
Excitónium prvýkrát teoreticky predpovedali pred polstoročím a bolo horlivou diskusiou medzi časticovými fyzikmi. Teraz sa však výskumníkom podarilo preukázať jeho existenciu a vytvoriť ho. "Odvtedy, čo termín excitónium vytvoril v roku 1960 teoretický fyzik Harvard Bert Halperin, sa fyzici snažili dokázať svoju existenciu," hovorí Peter Abbamonte, vedúci výskumník novej štúdie. "Od sedemdesiatych rokov minulého storočia mnohí experti zverejnili dôkazy o existencii excitónia, ale ich zistenia neboli definitívnym dôkazom."
Nové zistenie by mohlo mať dôležité dôsledky. Excitónium vykazuje makroskopické vlastnosti supravodiča alebo supratekutinu alebo elektrického izolantu. Tieto vlastnosti robia zistenie významné nielen z vedeckého, ale aj z praktického hľadiska. Ešte nie je jasné, aké by mohli byť aplikácie excitónia, ale má určité závideniahodné vlastnosti. Štúdia je tiež dôkazom toho, ako veľmi výskumné technológie pokročili - pred niekoľkými rokmi sme nemali potrebné nástroje na vytvorenie takýchto materiálov.