Projektanslag 2024
Projekt:
”Emerging Frontiers: unraveling the properties of the new state of matter: electron quadrupling condensates”
Huvudsökande:
Professor Egor Babaev, KTH
Medsökande:
KTH
Yunxiang Liao
Stockholms universitet
Johan Carlström
Vladimir Krasnov
Andreas Rydh
Beviljat anslag:
26 000 000 kronor under fem år
– Vi föreslog teorin för två decennier sedan, men det dröjde till 2021 innan den första experimentella observationen av tillståndet kom. Det är fortfarande många frågor att besvara teoretiskt och experimentellt om denna nya typ av materia, säger Egor Babaev, professor i teoretisk fysik vid KTH.
Sedan antiken har en central fråga inom fysiken varit vilka materietillstånd som är möjliga.
Under 1900-talet identifierades flera ordnade kvanttillstånd. Supraledning är det mest praktiskt tillämpbara och används inom allt från grön elkraftteknik till vindkraft, kvantsensorer och NMR-spektroskopi på sjukhus.
De unika och användbara egenskaperna hos supraledare orsakas av att elektroner bildar par och kondensat. Enligt den Nobelprisbelönta Bardeen-Cooper-Schrieffer-teorin kan elektroner inte bilda mer komplicerade kondensat än par, vilket var den rådande uppfattningen i över femtio år.
Bevis för kvadrupla bindningar las fram
2002 föreslog dock Egor Babaev att elektroner kan bilda kvadruplar, alltså bindningar om fyra elektroner. Han arbetade sedan teoretiskt fram mekanismen bakom bildandet av elektronkvadrupelkondensatet tillsammans med flera medförfattare.
– Den centrala insikten var dock att det rörde sig om ett helt nytt kvantmaterietillstånd med egenskaper som skiljer sig väsentligt från supraledare. De flesta egenskaperna är outforskade och vi kommer att undersöka materialet och försöka att på mikronivå förstå vad som händer i det, säger han.
Först 2021 lade ett internationellt samarbete fram de första experimentella bevisen för att elektroner kan bilda kvadrupla bindningar och mycket forskning bedrivs i andra länder för att hitta nya materialkandidater. Egor Babaev tycker det är viktigt att forskningssamverkan nu blir möjlig i Sverige.
– Teamet siktar på att förändra paradigmet i den nuvarande förståelsen av vilka kvanttillstånd i materia som är möjliga. Förståelsen kommer på sikt att möjliggöra nya tillämpningar, säger Egor Babaev.
Text Sabina Fabrizi, KTH
Bild Magnus Glans