ย้อนกลับไปในช่วงปี 1968 นักฟิสิกส์ทฤษฎีจากมหาวิทยาลัย Harvard นาม Bert Halperin ได้มีการกล่าวถึงรูปแบบใหม่ของสสารที่เรียกว่า Excitonium ว่าเป็นสสารที่มีสถานะเป็นก๊าซที่ควบแน่นจนเป็นของเหลว ซึ่งสามารถแสดงสมบัติทางควอนตัมให้เราเห็นได้ด้วยตาเปล่า (โดยปกติแล้วเมื่อกล่าวถึงควอนตัมจะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เนื่องจากเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระดับอนุภาค โดยวัสดุที่แสดงสมบัติดังกล่าวที่เรารู้จักกันได้แก่ ตัวนำยิ่งยวดและของไหลยิ่งยวด) แต่ในตอนนั้นมันก็เป็นเพียงแค่ทฤษฎีเพราะนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถยืนยันการมีอยู่ของสสารดังกล่าวได้จริง จนเมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ประสบความสำเร็จในการตรวจหา excitonium โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy ซึ่งอาศัยหลักการวัดโมเมนตัมของอิเล็กตรอนที่มีความแม่นยำสูง ภายใต้อุณหภูมิ -83 องศาเซลเซียส เพื่อตรวจหา bound state ที่ทำให้เกิดการโคจรของอิเล็กตรอนขี้น หรือเรียกอีกชื่อว่า exciton ที่ทำให้เกิดสสารที่เรียกว่า excitonium ขึ้นมา

ในการทำความเข้าใจ excitonium ต้องเริ่มจากการเข้าใจฟิสิกส์ของแข็งเสียก่อน (solid state physics) โดยจะเริ่มจากวัสดุปกติ ซึ่งจะมีการกระจายตัวของอะตอมในลักษณะที่เป็นกริด (เรียงตัวเป็นตารางในสามมิติ) แต่ถ้าหากเราทำการดึงอิเล็กตรอนออกมาจากอะตอมเหล่านั้น จะทำให้เกิดช่องว่างที่เรียกว่า โฮล ขึ้นมา ซึ่งโฮลไม่ใช่อนุภาคแต่สามารถประพฤติตัวคล้ายกับอนุภาคได้ หรือที่เรียกว่าเป็น quasiparticle โดยโฮลจะมีประจุเป็นบวก เพราะเนื่องจากในสภาวะปกติที่โฮลกับอิเล็กตรอนอยู่ร่วมกันจะทำให้เกิดความเป็นกลางทางไฟฟ้าขึ้น แต่เมื่อเกิดการเสียอิเล็กตรอนที่มีประจุลบไป โฮลจึงทำหน้าที่เสมือนเป็นอนุภาคประจุบวกเพื่อดึงดูดให้อิเล็กตรอนกลับลงมา ซึ่งความมีประจุของโฮลดังที่ได้กล่าวไป สามารถทำให้เกิดสถานะจำกัดขอบเขต (bound state) ที่เรียกว่า excitom ขึ้นมาทำให้อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาไม่สามารถเดินทางออกไปได้ไกล และเกิดการโคจรรอบโฮลขึ้นแทนการกลับมารวมตัว โดยการโคจรของอิเล็กตรอนภายใน bound state นี้จะทำให้เกิดเป็นพื้นที่ของ excitonium ขึ้นมา

ซึ่งการค้นพบในครั้งนี้ จะช่วยตอบคำถามของนักฟิสิกส์ทฤษฎีหลายๆคนที่เคยตั้งข้อสงสัยถึงตัว excitonium ไว้ในช่วงปี 1970 ว่า มันจะมีสมบัติทางไฟฟ้าเป็นอย่างไร เป็นฉนวน ตัวนำที่ดี หรือของไหลยิ่งยวด เพราะเนื่องจากในช่วงปีดังกล่าวได้มีนักฟิสิกส์ทฤษฎีมากมายที่ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับการมีอยู่ของ excitonium แต่ยังไม่มีใครได้ค้นพบสถานะนั้นจริง จนถึงวันนี้ และเป้าหมายต่อไปในอนาคตคือการตรวจสอบว่าสถานะที่ได้ค้นพบในครั้งนี้จะสามารถนำมาประยุกต์ใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง

ที่มา http://www.iflscience.com/physics/physicists-confirm-the-existence-of-a-new-form-of-matter/
เรียบเรียงโดย @MrVop