Megvan az elektron harmadik kvázirészecskéje

Először a 80-as években merült fel annak gondolata, hogy az elektron hullámtermészetéből adódóan gerjesztett állapotban több hullámra válhat szét, melyek a részecske különféle jellemzőit hordozzák.

Megvan az elektron harmadik kvázirészecskéje

Szabad állapotában az elektron nem bontható szét kisebb komponensekre, ezért is érdemelte ki helyét az elemi részecskék között. A nyolcvanas években azonban elméleti fizikusok arról kezdtek beszélni, hogy ha egymás közelébe van kényszerítve sok elektron akkor nem biztos, hogy igaz a részecske oszthatatlansága. Az elektronok taszítják egymást, így ha kis helyre vannak zsúfolva, úgy mozognak, hogy elkerüljék egymás közelségét. Egy nagyon vékony drótban azonban ez nehézségekbe ütközik, a szándék azonban megvan, így az ilyen elektronok folyamatosan módosítják viselkedésüket, „tülekednek”. A szakértők szerint ez azzal járhat, hogy a részecskék nagyon alacsony hőmérséklet mellett tulajdonságaik mentén szétválnak: az elektron töltését a holon, belső impluzusmomentumát a spinon, pályamenti helyének adatait pedig az orbiton hordozza tovább.

Ezek a kvázirészecskék különböző sebességgel és eltérő irányokba mozoghatnak az anyagban, mondta el Jeroen van den Brink, drezdai Institute for Theoretical Solid State Physics kutatója. A szétválás az elektron hullámtermészetéből adódik: gerjesztett állapotban több hullámra válik szét a részecske, melyek annak különféle jellemzőit hordozzák. Ezek az anyagon kívül nem képesek egymástól függetlenül létezni, magyarázza.

1996-ban sikerült egy elektront holonra és spinonra hasítani, és a Nature oldalain megjelent tanulmány szerint végre megvan a harmadik kvázirészecske is: van den Brink és kollégái orbitonra és spinonra hasítottak egy elektront. A kutatók fotonsugárral bombáztak egy egydimenziós stronciumkuprát-mintában (Sr2CuO3) található elektront. A gerjesztés hatására az elektron magasabb energiaszintre ugrott, ennek következtében a fotonsugár egy pillanatra veszített energiájából, majd visszaverődött. A kutatók a visszavert sugár szóródó fotonjait mérték meg, és ezt összehasonlították a beeső fotonok energiájával és momentumával. A fotonok energiavesztesége 1,5‒3,5 elektronvolt közötti értéknek bizonyult, a sugár spektruma pedig megfelelt azon szimuláció eredményeinek, amelyet a számítógép arra a szituációra dolgozott ki, amelyben orbiton és spinon keletkezik, és ezek ellenkező irányokba kezdenek haladni az anyagban. A következő lépés a kutatók szándékai szerint a három kvázirészecske egyidejű létrehozása és észlelése lesz.

Az orbiton viselkedésének további vizsgálata számos rejtélyre adhat választ. Például arra, hogyan képesek a vas-pniktidek (a nitrogéncsoport tagjai) magas hőmérsékleten szupravezetőként viselkedni. Egyes szakemberek szerint ezen anyagok vezetőképessége az orbitonok mozgásával magyarázható. Az elektron kvázirészecskéinek a kvantumszámítógépek tervezői is nagy szerepet szánnak. Ez utóbbiak létrehozásában nagy nehézséget jelent, hogy a kvantumhatások többnyire megsemmisülnek mielőtt a számítási folyamat befejeződött volna. Az orbiton gyors pályaátmenetei azonban most realisztikus esélyt kínálnak a kvantumszámítógép megalkotására, mondja Andrew Boothroyd, az Oxfordi Egyetem fizikusa.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward