Onderzoekers van de Technologische Universiteit van Nanyang in Singapore hebben in een experiment resultaten behaald die wijzen op het bestaan van parafermionen. Dit is een abstract concept dat het best beschreven kan worden als elektronen die niet als een wolk, maar als kleine groepjes bestaan. Dit is bijzonder, omdat de negatieve ladingen van elektronen elkaar normaal gesproken afstoten.
Om dit te behalen was een temperatuur van 4,5 Kelvin nodig, waarbij supergeleiding optreedt. Hier bevatten de deeltjes veel minder energie en bewegen dus minder. De elektronen in een zogenaamde helische Tomonaga-Luttinger-vloeistof ondervinden veel minder onderlinge interacties waardoor de uitwisseling van energie met de omgeving minder is. Dit betekent dat het interferentieniveau daalt, waardoor quantumsystemen stabieler en nauwkeuriger worden.
Om de elektronen in bedwang te houden is gebruik gemaakt van een bijna twee-dimensionaal materiaal dat fungeert als quantum spin Hall-isolator. Een enkele laag grafeen werd gebruikt om kristallen wolfraamditelluride op te plaatsen. Als dit bij lage temperaturen onder een scanning tunneling-microscoop wordt gelegd wordt zichtbaar dat de afstotingsvelden van de elektronen op het substraat zo sterk zijn dat de deeltjes niet meer los kunnen bewegen, maar enkel allemaal tegelijk.
De zogenaamde Luttinger-parameter die van 0 tot 1 loopt was 0,21 tot 0,33. Als deze onder de 0,5 is, zijn de interacties erg sterk en kunnen de elektronen niet meer vrij bewegen. Dit is het gebied waar het bestaan van parafermionen voorspeld wordt. Het experiment zal worden herhaald in het nieuwe Ultra-Low Vibration Laboratory van de NTU, waar temperaturen vanaf 150 millikelvin gerealiseerd kunnen worden. De eerste resultaten zijn beschreven in de paper "Tuning the many-body interactions in a helical Luttinger liquid"
Bron: Tom's Hardware
