Впервые изучена внутренняя структура квантового кристалла Вигнера

Физикам из Европы и Японии впервые удалось заглянуть внутрь Вигнеровского кристалла. Эта экзотическая квантовая материя представляет собой упорядоченную решётку из электронов. С помощью лазера учёные проследили, как свет взаимодействует с кристаллом и раскрывает его квантовую динамику.

Существование таких кристаллов предсказал Юджин Вигнер ещё в 1934 году. По его идее, при определённых условиях электроны в достаточно разреженном облаке могут распределиться равномерно и сформировать структуру, похожую на обычный кристалл. Долгое время это оставалось лишь теорией, но в последнее десятилетие такие объекты удалось создать в двумерных материалах. Однако их внутреннее устройство оставалось неизученным.

Чтобы изучить его, исследователи использовали слой диселенида вольфрама толщиной в один атом. При взаимодействии света с электронами внутри кристалла образуются особые квазичастицы — поляроны. Движение и свойства поляронов зависят от распределения электронов, поэтому по ним можно следить за изменениями в кристалле.

Этот метод позволяет не только наблюдать за структурой, но и управлять магнитными и другими характеристиками кристалла с помощью закрученных лазерных импульсов. Как отметил Фабиан Пихлер из Мюнхенского технического университета, взаимодействие света с такими кристаллами даёт возможность соединять экспериментальные наблюдения с теоретическими моделями физики многих тел. В будущем подобные структуры могут использоваться в квантовых устройствах.