Истражувачи објавија нови експериментални докази за тешко забележливи колективни возбудувања во материјали што го покажуваат фракциониот квантен Хол-ефект. Во студија објавена во списанието Nature Physics, тимот пријавува набљудување на повеќе хирални гравитонски модови, меѓу нив и високoенергетски мод, што досега остануваше особено недостапен за мерење.
Иако називот „гравитон“ потсетува на честичките од високoенергетската физика, во овој случај станува збор за квазичестички, односно колективни возбудувања што произлегуваат од заедничкото однесување на електроните. Таквите состојби се појавуваат кога електроните се ограничени во многу тенок слој, се ладат до екстремно ниски температури и се изложуваат на силно магнетно поле.
Теориските модели одамна сугерираат дека во вакви системи може да се појават т.н. партони, квазичестички со делумен електричен полнеж што не треба да се мешаат со кварковите од честичната физика. Според геометриските описи на фракциониот квантен Хол-ефект, мали промени во квантната метрика на системот можат да создадат спин-2 возбудувања, познати како хирални гравитони.
Во новото истражување научниците користеле резонантно нееластично расејување на светлина со кружна поларизација, при температури од околу 50 мили-келвини и магнетни полиња до 14 тесла. Со оваа техника тие ги испитувале енергијата и спинот на возбудувањата во дводимензионален електронски гас сместен во единечни квантни бунари.
Мерењата покажале присуство и на нискоенергетски и на високoенергетски гравитонски модови. Токму откривањето на вториот, високoенергетски мод е особено важно, бидејќи упатува дека во иста фракциона квантна Хол-состојба може да постојат две различни ефективни делумни полнења. Тоа добро се вклопува со партонската теорија и претставува посилен експериментален аргумент дека овие квазичестички не се само математичка конструкција.
Значењето на резултатот е пошироко од едно единствено мерење. Авторите сметаат дека гравитонските модови би можеле да станат нова спектроскопска алатка за проучување на фракционирана квантна материја, вклучително и поегзотични тополошки состојби. Во иднина слични пристапи би можеле да помогнат и во потрагата по посложени возбудувања, па дури и по состојби релевантни за тополошко квантно пресметување.
Студијата, предводена од истражувачи од Нанџинг универзитетот и соработнички институции, претставува важен чекор кон подлабоко разбирање на силно корелираните квантни системи. Наместо директно да ги „види“ партоните, експериментот ја следи нивната геометриска динамика преку гравитонските возбудувања, отворајќи нов прозорец кон една од најсуптилните појави во современата физика на кондензирана материја.
