两层石墨烯、接近绝对零的温度和难以置信的强磁场——将它们混合在一起，你就会得到一个新的准粒子。
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当我们考虑 3D 空间时，只有两类粒子：玻色子和费米子，每种粒子都具有使它们脱颖而出的独特特征。但宇宙可能会变得有点奇怪——粒子之间的某些相互作用的行为就像粒子本身一样，我们称之为准粒子。研究人员发现了一类全新的准粒子，其行为与我们见过的其他粒子不同。
这类被命名为分数激子，它们似乎具有一些与玻色子相同的性质，一些与费米子相同的性质，以及一些简单地将它们归为自己的类别的性质。这一发现背后的团队相信，使用这些准粒子的应用具有很大的潜力。
研究合著者、布朗大学物理学副教授李嘉在一份报告中说：“我们的研究结果指向一种全新的量子粒子，它们不带总电荷，但遵循独特的量子统计数据。”陈述。
“最令人兴奋的部分是，这一发现解锁了一系列新颖的物质量子相，为未来研究提供了新的前沿，加深了我们对基础物理的理解，甚至开辟了量子计算的新可能性，”李继续说道。
一个- 即使是常规口味 - 也是一种奇怪的小动物。电子从材料中被取出，因此你得到了电子和它留下的“空穴”。空穴带正电，因此电子可以开始绕空穴运行。那是一个激子。
产生激子的一种方法是量子霍尔效应。将石墨烯等材料置于极低的温度下，并将其暴露于极高的磁场中，材料中会产生横向电压，该电压会以清晰、单独的步骤增加。这对你来说是量子的——但还有一个更奇怪的升级。
然后是分数量子霍尔效应，其中台阶仅携带电子的分数电荷。这确实很奇怪，因为电子的电荷是自然界的基本电荷，所以你不可能有 0.3 个电子电荷或 2.5 个电子电荷 - 但你可以有由于分数量子霍尔效应，在准粒子中。
研究小组在被六方氮化硼绝缘晶体隔开的两层石墨烯中创造了这种效应，得到了分数激子。它们位于费米子和玻色子之间，就像存在于二维材料中的另一种准粒子（称为任意子），但它们的行为也不像那些准粒子。
“这种意想不到的行为表明分数激子可能代表一类具有独特量子特性的全新粒子，”布朗大学的共同第一作者 Ron Nguyen 和 Navketan Batr 解释道。 “我们证明激子可以存在于分数量子霍尔体系中，并且其中一些激子是由分数带电粒子的配对产生的，从而产生行为不像玻色子的分数激子。”
激子存在于半导体和其他材料中，因此它们影响常见技术中的无数过程和现象。新型激子的发现可能会带来新的应用。
“我们基本上已经开启了探索和操纵这一现象的新维度，而我们才刚刚开始触及表面，”李说。 “这是我们第一次通过实验证明这些类型的粒子存在，现在我们正在更深入地研究它们可能产生什么。”
描述结果的论文发表在期刊上自然。
