อะตอมสามารถจัดเรียงตัวในรูปแบบปกติได้ด้วยหลักการกีดกันของ บาคาร่า Pauli นักฟิสิกส์ได้ใช้ประโยชน์จากความห่างเหินของอนุภาคควอนตัมเพื่อสร้างคริสตัลชนิดใหม่
อนุภาคบางตัวหลีกเลี่ยงซึ่งกันและกันเนื่องจากถูกห้ามไม่ให้อยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันกับเพื่อนบ้าน อะตอมอาจไม่เต็มใจที่จะทับซ้อนกันจนก่อตัวเป็นผลึกคล้ายคริสตัล แม้ว่าจะไม่ได้ออกแรงใดๆ ต่อกัน นักฟิสิกส์รายงานวันที่ 8 พฤษภาคมที่ arXiv.org เรียกว่าคริสตัล Pauliการกำหนดค่าเป็นผลมาจากกฎกลควอนตัมที่เรียกว่าหลักการกีดกัน Pauli
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำนายการมีอยู่ของผลึก Pauli ก่อนหน้านี้
แต่ไม่มีใครสังเกตเห็นมันจนถึงขณะนี้ นักฟิสิกส์ควอนตัม Tilman Esslinger จาก ETH Zurich กล่าวว่า “มันสอนเราว่าฟิสิกส์สวยงามเพียงใด การทดลองเผยให้เห็นว่ายังมีปรากฏการณ์ใหม่ให้สังเกตได้จากหลักการพื้นฐานที่สอนในชั้นเรียนฟิสิกส์เบื้องต้น “ถ้าฉันเขียนหนังสือเรียน” Esslinger กล่าว “ฉันจะใส่ [การทดลอง] นั้นเข้าไป”
แม้ว่าผลึก Pauli เองจะมีพื้นฐานมาจากฟิสิกส์ที่เป็นที่รู้จัก แต่เทคนิคที่ใช้ในการสังเกตพวกมันสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสถานะลึกลับบางอย่างของสสารได้ดีขึ้น เช่น ตัวนำยิ่งยวด วัสดุที่นำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน หรือซุปเปอร์ฟลูอิดซึ่งไหลโดยไม่มีการเสียดสี
ค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Wolfgang Pauli ในปี 1925 หลักการกีดกัน Pauliห้ามไม่ให้อิเล็กตรอนภายในอะตอมได้รับชุดคุณสมบัติควอนตัมที่ตรงกัน เช่น พลังงานและโมเมนตัมเชิงมุม ( SN: 4/10/99 ) ไม่ช้านักฟิสิกส์ก็ตระหนักว่ากฎนี้ไม่เพียงแต่ควบคุมอิเล็กตรอนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอนุภาคทั้งหมดที่เรียกว่าเฟอร์มิออน ซึ่งนอกเหนือไปจากอิเล็กตรอนยังรวมถึงโปรตอน นิวตรอน และอะตอมอีกหลายประเภท เป็นผลให้เฟอร์มิออนสามารถขับไล่ซึ่งกันและกันโดยไม่ต้องมีปฏิสัมพันธ์โดยตรง ในขณะที่คริสตัลทั่วไปสร้างการจัดเรียงตามปกติด้วยปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า คริสตัล Pauli ก่อตัวขึ้นเนื่องจากการขับไล่นี้เท่านั้น
Selim Jochim จากมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กในเยอรมนีกล่าวว่า “มันเป็นสถานะที่เรียบง่ายที่สุดที่คุณสามารถจินตนาการได้
Jochim และเพื่อนร่วมงานได้สร้างคริสตัล Pauli ขึ้นจากอะตอมลิเธียม
ซึ่งถูกเลเซอร์จับรวมกันเป็นบริเวณสองมิติที่มีรัศมีประมาณ 1 ไมโครเมตร นักวิจัยใส่กลุ่มอะตอมสามหรือหกอะตอมในกับดักนั้นในแต่ละครั้ง อะตอมอยู่ใกล้กันเกินกว่าจะนึกภาพตำแหน่งของพวกมันได้โดยตรงเพื่อเผยให้เห็นโครงสร้างที่เหมือนคริสตัล ทีมงานได้วัดโมเมนตัมของอะตอมโดยดูว่าอนุภาคเคลื่อนที่ไปที่ใดเมื่อถูกปล่อยออกมา หลังจากการทดลองซ้ำหลายครั้ง นักวิจัยพบความสัมพันธ์หรือรูปแบบในโมเมนต์ของอะตอม
เนื่องจากตำแหน่งและโมเมนตัมเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิดสำหรับอนุภาคที่ติดอยู่เหล่านี้ ความสัมพันธ์ระหว่างโมเมนตัมยังหมายความว่าอะตอมสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ปกติที่คล้ายกับคริสตัล รูปแบบของโมเมนต์รูปดอกไม้ต่างๆ เกิดขึ้นโดยขึ้นอยู่กับจำนวนของอนุภาคในกับดัก
Magdalena Załuska-Kotur จาก Institute of Physics of the Polish Academy of Sciences ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมนักฟิสิกส์ที่เคยทำนายว่าโครงสร้างดังกล่าวสามารถสังเกตได้ในการทดลองประเภทนี้ว่า “คุณสามารถเห็นรูปแบบนี้จริงๆ ได้”
นักฟิสิกส์บางคนคาดการณ์ว่าคำอธิบายของความผิดปกติทางแม่เหล็กของมิวออนอาจเชื่อมโยงกับปริศนาที่เป็นที่รู้จักของฟิสิกส์อนุภาค ตัวอย่างเช่น อนุภาคใหม่อาจอธิบายสสารมืดและผลลัพธ์ของ Muon g−2 ได้พร้อมกัน หรืออาจมีการเชื่อมต่อกับคุณลักษณะที่ไม่คาดคิดของการสลายตัวของอนุภาคบางตัวที่สังเกตพบในการทดลอง LHCb ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ของอนุภาค CERN ใกล้เจนีวา ( SN: 4/20/17 ) ซึ่งเพิ่งได้รับการเสริมความแข็งแกร่งโดยผลลัพธ์ใหม่ที่โพสต์ที่ arXiv.org เมื่อวันที่ 22 มีนาคม
Jason Crnkovic นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมิสซิสซิปปี้กล่าว การวัดค่า Muon g−2 จะทำให้การสอบสวนเข้มข้นขึ้น “นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นเพราะมันจะสร้างการสนทนามากมาย”
ผ่านงานของเขา Vicenzi ได้สำรวจโลกที่มองไม่เห็นของวัสดุปิดหน้า ผ้าบางชนิดทำให้เขานึกถึงอาหาร เช่น เส้นใยเรยอนที่คล้ายกับเนื้อสัมผัสของพาสต้าริกาโตนี อื่นๆ เช่น ผ้าขนสัตว์ ทำให้เขานึกถึงรูปแบบของบรรยากาศ เช่น เกลียวคลื่นของพายุเฮอริเคน
Vicenzi วางแผนที่จะเฝ้าสังเกตหน้ากากอย่างใกล้ชิด และเขาหวังว่างานวิจัยของเขาจะช่วยให้ผู้คนตัดสินใจว่าจะป้องกันตนเองและผู้อื่นได้ดีที่สุดอย่างไรในช่วงการระบาดของโควิด-19 “มันเป็นเรื่องดีที่จะใช้วัสดุที่มีประสิทธิภาพสำหรับหน้ากากถ้าทำได้” เขากล่าว “อย่างไรก็ตาม การสวมหน้ากากใด ๆ เมื่อเทียบกับการไม่สวมเลยทำให้เกิดความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการชะลอการแพร่กระจายของเชื้อโรค” บาคาร่า
