奇妙物质相位,从理论走进现实!

2024-02-26 生活常识 关注公众号
    在理论与现实的交汇处,一项振奋人心的科学突破揭示了一种名为“布拉格玻璃相”的奇特物质阶段,这一曾被认为仅存在于理论构想中的奇异状态,如今在实际物质中被科学家们捕捉到了其踪迹。这种神秘的原子排列结构,存在于钯合金PdxErTe3之中,嵌于铽(Tb)和碲(Te)层夹层间,展现出了近乎完美晶体般的有序性,却又与常规晶态迥异。
只存在于理论中的物质的奇异相位被证明是真实的    由康奈尔大学物理学家Krishnanand Mallayya领军的研究团队,在《自然物理学》杂志上发表了这项重大发现,不仅揭示了布拉格玻璃相的独特性质,还推出了一套创新且强大的技术手段,用于探测各类奇异材料内部精细的原子结构。
只存在于理论中的物质的奇异相位被证明是真实的    布拉格玻璃相位于长程有序的晶体结构与完全无序的液态或玻璃态之间,是一种预测已久的第三类存在形态。研究团队推测,布拉格玻璃可能出现在具有电荷密度波(CDW)现象的材料中,该现象表现为二维材料中电子分布呈现周期性调制的“波”。
    Mallayya团队通过深入探究,发现在不同相位下,CDW表现出显著差异:在长程有序相中,CDW与材料结构保持无限期相关;而在无序状态下,CDW会在有限距离内消解;至于布拉格玻璃相,则呈现出独特的中间特性——相关性虽被打破,但衰减速度远慢于无序状态,并在极长距离上才趋于消失。
    面对实验数据中的噪声、设备分辨率限制等现实挑战,康奈尔大学物理学家Eun-Ah Kim指出:“关键在于从这些复杂的数据中区分出布拉格玻璃相与其他相位的区别。”
    研究人员选用几年前SLAC和斯坦福大学科学家重点研究过的PdxErTe3作为研究对象,并将样本送至阿贡国家实验室进行X射线衍射实验。借助X射线温度聚类(X-TEC)这一尖端机器学习数据分析工具,研究者能够对数千个CDW峰进行精准解析,首次从大量峰群中揭示出布拉格玻璃相的CDW波动特征。
    最终,根据CDW峰的不对称性证据,Mallayya团队成功验证了布拉格玻璃相在真实世界中的存在,这一发现标志着我们在理解这一难以捉摸的物质阶段方面取得了重大飞跃。而他们所采用的技术方法不仅证实了现有模型,更为未来的研究开辟了新路径——X-TEC工具高精度、高速度的数据分析能力预示着更多的科学发现即将涌现。
    正如物理学家Eun-Ah Kim所述:“结合运用机器学习工具和数据科学视角,我们得以解决极具挑战性的问题,通过对数据进行全面细致的分析,揭示那些微妙而关键的特性。”
    这篇研究成果已在权威期刊《自然物理学》上发表,让我们共同期待科学界由此开启的新篇章。敬请关注“知新了了”,获取更多前沿科学资讯!

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