Исследовательская группа под руководством профессора Ким Гын Су из Университета Ёнсе первой в мире обнаружила существование в твердом материале темных состояний электронов. Прежде считалось, что в твердых телах электронов в ненаблюдаемом темном состоянии не бывает. Однако ученые смогли выявить уникальные расположения атомов, которые являются ключевым фактором существования темных состояний электронов в твердых телах. Когда четыре атома одного типа образуют две пары и создают симметричную структуру, взаимодействие между электронами может приводить к темным состояниям электронов, невидимых для света.

Поскольку обычные электроны поглощают энергию фотонов, их можно обнаружить различными методами спектроскопии. Темные электроны не взаимодействуют со светом и другими электромагнитными силами и поэтому необнаружимы обычными способами. Некоторые ученые не верят в их существование, другие же считают, что эти частицы пока скрыты от нас, пишет IE.

В попытках обнаружить темные электроны исследователи нередко используют материалы, имеющие всего одну пару подструктур, особое повторяющееся расположение атомов внутри большей кристаллической структуры. Однако в данном случае корейские ученые выбрали материалы с двумя парами подрешеток: диселиниды палладия, купраты и галоидные перовскиты свинца. В квантовом состоянии эти материалы должны иметь четыре типа электронов.

Однако результаты фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением дали иной результат: фотоны, попадающие на поверхность материала и вызывающие эмиссию электронов, раскрыли присутствие всего лишь одного типа электронов. Это значит, остальные три типа не взаимодействуют со светом, то есть находятся в темном состоянии.

«Наше исследование обнаружило, что темные состояния электронов присутствуют во многих материалах вокруг нас», — заявил профессор Ким.

Ученый добавил, что его команда планирует продолжать заниматься давней проблемой современной физики: высокотемпературной сверхпроводимостью: «Овладев механизмом высокотемпературной сверхпроводимости, мы можем разработать такие материалы, которые поднимут температурный предел сверхпроводимости, что может привести к революции в энергетике, транспорте и медицинской диагностике».

Неожиданный признак сверхпроводимости — спаривание электронов внутри электроизоляционного материала при -123 градусах Цельсия — наблюдала команда ученых из Стэнфордского университета. Объяснения этому явлению у физиков пока нет.