【2024年09月04日訊】（記者薛止墨編譯報導）研究人員最近在固態材料中找到了「暗電子」的證據，這種電子即使運用光譜學也無法偵測。
團隊分析了二硒化鈀（palladium diselenide, PdSe₂）中的電子後，發現了一些功能互相抵銷的狀態，使得這些「暗態」中的電子無法被觀測到。
科學家認為，這種現象很可能在許多其它物質中也能找到，這有助於我們理解某些超導體為何會表現出意料之外的行為。
當你將手電筒光束投射到一面空牆上時，你或許會意外地看到光束在撞擊處形成了一連串的光環。這是因為所謂的干涉效應——光波以或緊或鬆的同步方式互相衝撞所致。當波浪同步時，就會產生建設性干涉，使信號更亮。反之，若波浪未能對齊，則會出現破壞性干涉，使信號變暗。若波浪完全相反，則會出現最極端的破壞性干涉，以至於完全沒有信號。
光是最常見的例子，但並非唯一會產生干涉的現象。有趣的是，當電子擁有完全不同的能量時，它們也會發生干涉，這可能導致「暗電子」的產生——這些處於「暗態」的電子，無法透過光譜儀被觀察到。
長期以來，人們以為這些神祕的電子不會在固態物質中存在。由於電子不能相互距離太遠，所以人們認為它們不可能擁有完全不同的能量。然而，最近一個由韓國研究人員帶領的科學家團隊發現，這些狀態甚至在凝聚態物質中也能發生。這一發現可能對我們對量子物理學的理解產生深遠的影響。這項研究的論文於7月29日刊登在《自然‧物理學》（Nature Physics）期刊上。
「這個隱藏狀態或許是關鍵的缺失資訊，對於理解一直難以捉摸的量子現象至關重要。」作者們在研究報告中指出，「因此，辨識出自然界中迄今未知的其它暗態存在，以及揭開其背後的運作原理，極為重要。」
研究團隊首先在一種名為二硒化鈀（PdSe₂）的結晶材料中探尋這些暗態。他們研究了這種材料中電子的行為，並發現了一些他們知道理應存在的能帶，但卻根本看不見其中的電子。為了確認觀察到的暗態是由電子本身造成，而非檢測所用的光源所引起的，他們對材料進行了多種光偏振的檢測。
當他們確認了這些能帶後，研究人員運用模型將這一發現擴展到其它系統。令人振奮的是，他們能夠相對容易地（至少在量子力學領域是這樣）將這些結果推廣開來。他們的研究表明，在PdSe₂中發現的暗電子不只是偶然現象——它們顯示出暗態很可能普遍存在於自然界中。
正如該研究的合著者之一Keun Su Kim在接受《新科學家》（New Scientist）雜誌訪問時指出，這項發現可能有助於解釋為何某些材料在出乎意料的條件下展現出超導特性。如果我們連它們的部分量子行為都無法看見，那我們之前對其一頭霧水也就不足為奇了。然而，現在我們知道該尋找什麼，這可能會帶來一些物理學中迫切需要的理論解釋。
在科學領域，黑暗通常象徵著謎團。然而，謎團本身有時候就是答案——至少，在我們進一步深入探索之前是這樣。◇
