Вперше в історії вдалося розщепити електрон на дві менші квазічастинки

Вперше в історії вдалося розщепити електрон на дві менші квазічастинки

Дані дослідження були виконані в результаті спільної роботи вчених-експериментальних фізиків з Інституту Пола Шеррера (Paul Scherrer Institute), Швейцарія, і вчених-теоретичних фізиків з інституту IFW Dresden, Німеччина. Дослідники взяли матеріал Sr2CuO3 і помістили його під потужний промінь рентгенівського випромінювання, вироблений джерелом Swiss Light Source (SLS), що знаходиться в інституті Пола Шеррера. Високоенергетичні рентгенівські промені змусили електрони атомів міді перейти на більш високу енергетичну орбіту, де вони оберталися на більш високій швидкості. Після цього вчені виявили те, що електрон розпався на дві квазічастинки, на спиноне (spinon), яка успадкувала спин початкового електрона, і орбітон (obitron), який отримав від електрона його орбітальний імпульс руху.







Матеріал Sr2CuO3 для експериментів був обраний не випадково, цей матеріал є так званим квазіодномірних ізолятором Мотта, частинки всередині якого можуть рухатися тільки в одному напрямку, вперед або назад. Успіх експерименту був обумовлений так само тим, що швейцарський джерело рентгенівського випромінювання SLS має досить високу інтенсивність рентгенівських променів і стабільний регульований показник енергії променя. Крім джерела випромінювання в експерименті були використані високоточні рентгенівські детектори, які є тільки в лабораторіях інституту Пола Шеррера, який є в даний час найбільш передовим закладом в світі, що працює з рентгенівським випромінюванням.







Спін і орбітальний рух електрона, з нашої точки розуміння фізики цих частинок, були невід'ємними і неподільними властивостями кожного електрона в окремо. Тому, той факт, що їх вдалося розділити, є вельми несподіваним. Хоча, вчені-теоретики вже протягом деякого часу передбачали, що ці властивості електронів все-таки можуть бути розділені в середовищі особливих матеріалів, практично здійснити таке раніше ні у кого не виходило. Поділ властивостей електрона - це чергове нагадування того, що на квантовому рівні існують такі речі і явища, які навіть зараз можуть здатися загадковими і містичними.

Яка ж цінність зробленого відкриття? По-перше, воно, підтвердивши деякі теоретичні дослідження, значно розширило знання людей про квантовий світі і світі малих субатомних частинок. По-друге, розуміння того, що електрони можуть розщеплюватися на більш маленькі квазічастинки, які пересуваються в матеріалах з меншим опором, може привести до створення нових високотемпературних надпровідників, які практично без втрат дозволять передавати електроенергію на скільки завгодно великі відстані.

інформація