Електрони в деяких твердих речовин «важчають» в 100-1000 разів порівняно зі своєю масою в вакуумі

Спостереження, зроблені протягом останніх 30 років, показують, що електрони в деяких твердих речовин «важчають» в 100-1000 разів порівняно зі своєю масою в вакуумі. При цьому тверда речовина стає надпровідником.

Досі вчені не змогли зрозуміти, як це відбувається, але дослідники з Прінстонського університету вперше зуміли вивчити цей процес за допомогою прямих зображень електронних хвиль в кристалі.

Поняття «важких» електронів здається нелогічним, адже ці найдрібніші частинки з легкістю «течуть» по мідних проводах і проносяться по ланцюгах електросхем. Однак у певних твердих речовинах електрони поводяться так, як ніби вони в тисячу разів важче. При цьому вони рухаються як ідеальна рідина, без опору, надаючи матеріалу властивості надпровідника. Розгадка цієї таємниці може стати ключем для розуміння роботи надпровідників і дозволить створювати ефективні електромережі і комп’ютери.

Нове дослідження вчених з Прінстона показало, що

масу електронів, що рухаються в кристалі, визначає явище, відоме як квантова заплутаність, яка змінює властивості матеріалу.

За допомогою спостережень на спеціально розробленому криогенному скануючому тунельному мікроскопі, дослідники змогли не тільки спостерігати зростання маси електронів, але і з’ясувати, що важкі електрони насправді є складовими об’єктами, що складаються з двох заплутаних форм електрона.

Завдяки цій заплутаності у відповідності з законами квантової механіки, електрони можуть одночасно мати діаметрально протилежними властивостями: «легкістю» і «вагою».

Порівнюючи дані з теоретичними розрахунками, вчені прийшли до висновку, що

важкі електрони являють собою квантові заплутаність двох протилежних за властивостями електронів, які локалізуються навколо окремих атомів в кристалі.

Судячи з усього, саме ступінь такої заплутаності є ключем до надпровідності. Коли електрони стають занадто важкими, вони «замерзають» у намагніченому стані і «застряють» в атомах.

Проте створення заплутаності певною мірою дозволяє електронам стрибати з атома на атом і перетворювати матеріал в надпровідник.

Відкриття вчених з Прінстонського університету може допомогти фізикам створити жадані високотемпературні надпровідники, які дадуть потужний поштовх науково-технічного прогресу і вирішать безліч проблем людства, наприклад, створення дешевих і сверхъемких акумуляторів.

CNews

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *