Elektrony někdy sladí svůj pohyb takovým způsobem, že vznikají kolektivní excitace, kterým se říká kvazičástice. Jedním z případů, kdy k tomu dochází, je kvantový Hallův jev. Ten se objevuje za situace, kdy jsou elektrony uvězněny ve velmi tenké vrstvě materiálu, ochlazeny na teploty blízké absolutní nule a vystaveny extrémnímu magnetickému poli.
Kvůli vysvětlení kolektivních excitací v kvantových Hallových stavech vznikla partonová teorie, která předpokládá existenci emergentních partonů. To jsou kvazičástice připomínající kvarky, s nimiž se pracuje ve fyzice kondenzovaných látek (tj. pevných látek a kapalin).
Novější geometrické teoretické modely kvantových Hallových systémů naznačují, že drobné změny kvantové metriky takového systému mohou vytvářet kolektivní excitace označované jako chirální gravitony, což jsou poněkud nešťastně pojmenované kvazičástice, nikoliv hypotetické částice pro zprostředkování gravitace.
Odborníci Nanjing University a dalších institucí se pokusili získat experimentální důkazy existence těchto chirálních gravitonů, jejichž pozorování se dosud ukazovalo jako mimořádně obtížné. Nakonec se jim povedlo a ve zlomkových kvantových Hallových systémech (fractionalized quantum Hall system) pozorovali hned několika chirálních gravitonů, včetně jednoho s nízkou a druhého s vysokou energií.
Pozorování vysokoenergetických chirálních gravitonů podle badatelů podporuje partonovou teorii zlomkového kvantového Hallova jevu. Lingjie Du a jeho kolegové tak získali nový pohled na geometrické excitace systému a poprvé přinesli spektroskopické důkazy existence dosud nepozorovaných vysokoenergetických partonů.
##seznam_reklama##
Výsledky zároveň ukazují, že emergentní partony nejsou pouhou matematickou konstrukcí, ale skutečnými kvazičásticemi s vlastní geometrickou dynamikou. Pokrok ve zlomkových kvantových Hallových systémech přispívá k výzkumu kvantových materiálů a jejich aplikací.
Video: What Is the Fractional Quantum Hall Effect, and Why Is It So Special?
Literatura