新物质形态激子素存在有“确凿证据”

　　据物理学家组织网近日消息，美国物理学家声称，他们观察到物质的前驱阶段，首次用“确凿证据”，证明了激子素（Excitonium）这种新物质形态的存在。这种物质形态最先由哈佛大学的科学家提出，已困扰科学家50年。研究人员表示，这一发现有助于揭示一些量子谜团。

　　理论认为，激子素由激子组成，是一种冷凝物，它像超导体、超流体或绝缘电子晶体一样，表现出宏观量子现象。当一个电子受到激发跃迁时，会留下一个空穴，这个空穴的表现就像带正电的粒子，会吸引逃逸电子。当逃逸电子和空穴配对时，会形成复合粒子——激子。

　　为了揭开这种难以捉摸的物质形态，研究人员用一个测角仪对一个电子能量损失光谱仪进行改造，获得了“动量解析电子能量损失光谱仪”，这种新设备对激发更敏感。研究人员可以用它精确测量电子的动量，而且首次测量了粒子的激发。他们甚至能观察到激发前兆，即当物质接近临界温度时出现的软质等离子体阶段，这就是到他们证实物质形态存在的“确凿证据”。实验中，他们研究了过渡金属二硒化钛（1T-TiSe2）的非掺杂晶体，并在不同的裂解晶体上重现了结果5次。

　　研究负责人之一、伊利诺伊大学物理学教授皮特·阿班蒙特说：“自20世纪60年代理论物理学家贝尔·哈尔普林创造激子素这一术语以来，物理学家们一直试图证明它的存在，理论家们也一直在争辩其究竟是绝缘体、完美的导体还是超流体。20世纪70年代以来，有多位物理学家发表了其存在的证据，但他们的发现并非确定性证据，可用传统的结构相变来解释。”

　　研究人员表示，这一发现可能有助于揭示一些量子谜团，因为研究宏观量子现象对于我们理解量子力学至关重要；也有助于科学家进一步厘清金属—绝缘体的过渡，激子凝聚或在这一过程中发挥关键作用。相关研究发表在近日出版的《科学》杂志上。