매사추세츠 공과대학(MIT)의 물리학자 리카르도 코민(Riccardo Comin)에 따르면, 연구팀은 이전에는 판단할 수 없었던 정보에 접근할 수 있는 완전히 새로운 측정 방법을 개발했다고 합니다. 이번 연구는 MIT 출신 강민구 교수와 코넬대 교수, 김선지 서울대 교수가 주도했다.
물리적 우주의 물질은 일반적으로 고전 물리학의 명확한 규칙을 따릅니다. 그러나 입자 수준에서는 상황이 복잡해지며, 고정된 실체 대신 확률파를 사용하는 양자역학으로 설명됩니다. 전자는 “입자”라고 불리지만 실제로는 파동과 유사한 특성을 더 많이 갖고 있습니다.
전자의 파동 특성을 설명하기 위해 물리학자들은 특정 특성을 지닌 입자가 특정 위치에 나타날 가능성을 결정하는 수학적 모델인 파동 함수를 사용합니다. 이러한 특징 중 일부는 곡선과 같은 친숙한 모양부터 클라인 병이나 뫼비우스의 띠와 같은 보다 추상적인 모양에 이르기까지 일종의 복잡한 기하학으로 이해될 수 있습니다.
이전에는 고체 내 전자의 양자 기하학을 결정하는 것이 간접 특성의 가정에 크게 의존하는 경우가 많았습니다. 하지만 연구팀은 양자기하텐서(Quantum Geometry Tensor – QGT)라는 양을 대상으로 직접 측정하고자 했다. QGT는 2차원 지도가 3차원 공간에 대한 정보를 담는 것과 유사하게 양자 상태의 기하학적 정보 전체를 부호화한 수량이다.
연구팀은 ARPES(Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy) 기술을 활용했다. 이 방법은 광자를 재료에 쏘아 전자를 방출한 다음 극성, 스핀 및 각도와 같은 특성을 측정합니다. 이번 연구는 독특한 양자 특성을 지닌 카고메 금속의 일종인 코발트-주석 합금의 단결정에 초점을 맞췄습니다.
그 결과, 과학자들은 처음으로 고체에서 QGT를 측정했습니다. 이를 통해 그들은 이 금속에 있는 전자의 전체 양자 기하학을 추론하고 실험 결과를 이론적 예측과 비교했습니다.
연구팀의 방법은 코발트-주석 합금에만 국한되지 않고 다른 많은 고체 물질에도 적용될 수 있다. 이번 연구 결과는 초전도 분야, 특히 초전도가 한 번도 발견된 적이 없는 물질에서 새로운 발견의 길을 열 수 있습니다.
Nature Physics 잡지의 한 전문가는 다음과 같이 말했습니다. “양자 기하학을 측정하는 것은 중요한 진전이며, 응집 물질 물리학에서 복잡한 양자 현상을 탐구하는 데 도움이 됩니다. 이 방법론은 간단하고 적용하기 쉬우며 추가 연구를 촉진할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다.”
이 성과는 응집 물질 물리학의 최근 발전의 기본 요소인 양자 기하학을 더 잘 이해하는 데 전환점이 되었습니다. 연구자들은 이 기술이 새로운 양자 현상을 발견하고 발전시키는 중요한 도구가 되어 우리가 미시 세계를 이해하는 방식을 바꾸는 데 기여할 것이라고 믿습니다.
이 연구는 Nature Physics 저널에 게재되었습니다. 요즘 인터넷에서 두각을 나타내고 싶은 기업에게는 검색 엔진 최적화(SEO)가 점점 더 중요해지고 있습니다. SEO에 성공하려면 이미지를 사용하는 것이 중요한 역할을 합니다.
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매사추세츠 공과대학(MIT)의 물리학자 리카르도 코민(Riccardo Comin)에 따르면, 연구팀은 이전에는 판단할 수 없었던 정보에 접근할 수 있는 완전히 새로운 측정 방법을 개발했다고 합니다. 이번 연구는 MIT 출신 강민구 교수와 코넬대 교수, 김선지 서울대 교수가 주도했다.
물리적 우주의 물질은 일반적으로 고전 물리학의 명확한 규칙을 따릅니다. 그러나 입자 수준에서는 상황이 복잡해지며 고정된 실체 대신 확률파를 사용하는 양자역학으로 설명됩니다. 전자는 “입자”라고 불리지만 실제로는 파동과 유사한 특성을 더 많이 갖고 있습니다.
전자의 파동 특성을 설명하기 위해 물리학자들은 특정 특성을 지닌 입자가 특정 위치에 나타날 가능성을 결정하는 수학적 모델인 파동 함수를 사용합니다. 이러한 특징 중 일부는 곡선과 같은 친숙한 모양부터 클라인 병이나 뫼비우스의 띠와 같은 보다 추상적인 모양에 이르기까지 일종의 복잡한 기하학으로 이해될 수 있습니다.
이전에는 고체 내 전자의 양자 기하학을 결정하는 것이 간접 특성의 가정에 크게 의존하는 경우가 많았습니다. 하지만 연구팀은 양자기하텐서(Quantum Geometry Tensor – QGT)라는 양을 대상으로 직접 측정하고자 했다. QGT는 2차원 지도가 3차원 공간에 대한 정보를 담는 것과 유사하게 양자 상태의 기하학적 정보 전체를 부호화한 수량이다.
연구팀은 ARPES(Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy) 기술을 활용했다. 이 방법은 광자를 재료에 쏘아 전자를 방출한 다음 극성, 스핀 및 각도와 같은 특성을 측정합니다. 이번 연구는 독특한 양자 특성을 지닌 카고메 금속의 일종인 코발트-주석 합금의 단결정에 초점을 맞췄습니다.
그 결과, 과학자들은 처음으로 고체에서 QGT를 측정했습니다. 이를 통해 그들은 이 금속에 있는 전자의 전체 양자 기하학을 추론하고 실험 결과를 이론적 예측과 비교했습니다.
연구팀의 방법은 코발트-주석 합금에만 국한되지 않고 다른 많은 고체 물질에도 적용될 수 있다. 이번 연구 결과는 초전도 분야, 특히 초전도가 한 번도 발견된 적이 없는 물질에서 새로운 발견의 길을 열 수 있습니다.
잡지 전문가 자연물리학 “양자 기하학을 측정하는 것은 응집 물질 물리학에서 복잡한 양자 현상을 탐구하는 데 도움이 되는 중요한 진전입니다. 이 방법론은 간단하고 적용하기 쉬우며 추가 연구를 촉진할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다.”
이 성과는 응집 물질 물리학의 최근 발전의 기본 요소인 양자 기하학을 더 잘 이해하는 데 전환점이 되었습니다. 연구자들은 이 기술이 새로운 양자 현상을 발견하고 발전시키는 중요한 도구가 되어 우리가 미시 세계를 이해하는 방식을 바꾸는 데 기여할 것이라고 믿습니다.
해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 자연 물리학.
