Wikinews

2009-08-05: Brytyjscy naukowcy zaobserwowali podział elektronów

(Przekierowano z Czy elektron da się podzielić?)
środa, 5 sierpnia 2009

Brytyjscy naukowcy zaobserwowali podział elektronów – donosi serwis "EurekAlert".

Nauka

Udało się zaobserwować podział elektronów płynących przez bardzo cienki drut kwantowy na mniejsze cząstki. Odkrycia dokonał zespół naukowców z University of Cambridge oraz University of Birmingham. Elektrony dzieliły się na dwie kwazicząstki - spinon i holon.

Podobne zjawisko kwantowe zachodzące w niskich temperaturach przewidział w roku 1981 fizyk Duncan Haldane.

W zwykłych warunkach elektron jest niepodzielny.

Naukowcy z University of Cambridge przeprowadzili separację spinowo-ładunkową w wąskim przewodzie (drucie kwantowym). Uzyskano w ten sposób dwa rodzaje kwazicząstek - spinony i holony. Separacja spinowo-ładunkowa polega na rozpadzie elektronu na dwie kwazicząsteczki. Jedna z nich - spinon niesie spin elektronu, a druga - holon, jego w ładunek elektryczny.

Po raz pierwszy separację zaobserwowano w 2006 roku w Lawrence Berkeley National Laboratory.

Elektron, odpowiadający za przepływ prądu elektrycznego i efekty magnetyczne jest uważany za cząstkę elementarną. Pojedynczego elektronu nie udało się podzielić na mniejsze cząstki, natomiast eksperyment polegający na przepuszczeniu wielu elektronów przez cienki drucik doprowadził do ich rozszczepienia.

Elektron jednocześnie niesie ładunek elektryczny i magnetyczny. Jednak gdy mamy do czynienia z licznymi elektronami ściśniętymi w małej przestrzeni, muszą one tak zmodyfikować swój sposób poruszania się, by nie zbliżyć się zbytnio do siebie. W 1981 roku Duncan Haldane przewidział, że w bardzo wąskim przewodzie elektrony zawsze zmodyfikują sposób poruszania się i zajdzie "oddzielenie" magnetyzmu od ładunku, a więc uzyskamy spinony i holony.

Najpoważniejszym wyzwaniem było zaprojektowanie takiego "kwantowego przewodu", w którym elektrony się rozpadną.

Naładowane ujemnie elektrony wzajemnie się odpychają. W przypadku bardzo cienkich przewodników jest to utrudnione - dlatego zachowują się inaczej niż w warunkach typowych i dochodzi do rozpadu na mniejsze cząstki. Naukowcy posłużyli się drutem kwantowym odpowiadającym średnicą zaledwie 30 atomom, eksperyment przeprowadzono w temperaturze jednej dziesiątej stopnia powyżej zera bezwzględnego.

Yodchaj Jompol i Chris Ford z University of Cambridge, korzystając z wcześniejszych badań nad magnetyzmem, stworzyli całą grupę nanokabli ułożonych 30 nanometrów nad elektronami pochodzącymi z metalu. Następnie całość potraktowali prądem elektrycznym. Badania prowadzono w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu.

Badania zjawisk zachodzących w bardzo cienkich drutach kwantowych, w bardzo niskich temperaturach mają duże znaczenie dla skonstruowania komputera kwantowego. Jak twierdzą specjaliści, tego typu badania przybliżają nas do kolejnej rewolucji w dziedzinie elektroniki. Możliwość powtarzania takich eksperymentów, obserwacja zachowania spinonów i holonów dają nadzieję, że w przyszłości nauczymy się kontrolować tego typu cząstki. To z kolei będzie niezwykle przydatne w badaniach nadprzewodnictwa czy w pracach nad komputerami kwantowymi.

Źródła edytuj

Źródło: „https://pl.wikinews.org/w/index.php?title=2009-08-05:_Brytyjscy_naukowcy_zaobserwowali_podział_elektronów&oldid=221661”