图片来源：M. BONITZ，罗斯托克大学 |
在物理学家希望不久能在实验室中制造出的令人着迷的结构列表中，还要加上维格纳晶体——仅由电子形成的奇怪的靶心图案。理论家们自 20 世纪 30 年代以来就预测，在液态状态下挤压少量电子可能会迫使它们以这种方式结晶，这是可能的最低能量构型。但多年来只有间接证据支持这一想法。现在，来自德国的科学家们开发了一种新的维格纳晶体模型，该模型不仅揭示了它们是如何产生的，还揭示了它们的行为方式。
罗斯托克大学的 Michael Bonitz 和他的同事在今天的《物理评论快报》(Physical Review Letters) (PRL 86, 3851) 上描述了他们的工作。他们的新模型必须克服的部分困难是解释电子之间的库仑斥力和支配维格纳晶体的量子力。一旦模型建立，该小组就使用该模型分析了随机电子排列，将结果缩小到那些具有最低可能能量的排列。为了确定维格纳晶体形成的确切条件，他们重复了在不同温度和压力下的分析。
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他们发现，当电子在一个平面内被紧密压缩时，维格纳晶体就会形成（见顶部图片）。 然而，如果将它们挤压得太紧，晶体就会溶解成所谓的量子液体，因为电子波函数开始重叠（见底部图片）。 他们为未来的维格纳晶体制造者提供的另一个建议是：晶体的稳定性在很大程度上取决于它们包含的电子数量。