Доклад: Явление разделения спина и заряда в сверхтонких проводниках
Доклад: Явление разделения спина и заряда в сверхтонких проводниках
Электроны
являются основными носителями электричества и благодаря им же мы можем
изготавливать магниты. Электрический и магнитный заряд переносятся электронами,
которые традиционно кажутся не только не имеющими размера, но и неделимыми.
Однако, новые эксперименты показали, что электроны, при условии насыщенности
ими в тонких проволоках, могут быть «расщеплены». Исследователи из
Кембриджского и Бирмингемского университетов (оба — Великобритания)
зафиксировали явление разделения спина и заряда в сверхтонких проводниках и
показали, что электроны в таких проводниках могут быть разделены на две новых
частицы, которые получили наименование «спиноны» (spinons) и «холоны» (holons).
Результаты
исследований
опубликованы
в
журнале Science (Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid).
Наблюдать
этот эффект можно в квазиодномерных системах, в которых взаимодействие
электронов приятель с другом приобретает значительно большее значение, чем в
обычных металлах. Попавшие в такие «стесненные условия» электроны
рассматриваются как комбинация двух квазичастиц — спинона, переносящего только
спин, и холона, переносящего только заряд.
Свои
эксперименты авторы построили на базе модели жидкости Томонаги — Латтинжера,
которая описывает взаимодействие электронов в одномерных проводниках — так называемых
квантовых проволоках. Последние помещались на минимальном расстоянии от
поверхности металла, электроны с которой «перепрыгивали» на проводники за счет
эффекта квантового туннелирования. Вся система была охлаждена до сверхнизких
температур (около 0,1 К) и помещена во внешнее магнитное поле; изменяя
параметры поля и наблюдая за тем, как реагируют на это туннелирующие электроны,
исследователи получили экспериментальные свидетельства разделения.
«Такого
рода проводники широко используются для соединения квантовых точек, которые в
будущем, вероятно, станут основой квантовых компьютеров, — объясняет один из
авторов работы ученый Кавендишской Лаборатории из Кембриджа Крис Форд (Chris
Ford). — Кроме того, изучение свойств квантовых проволок неразрывно связано с
теориями сверхпроводимости и электропроводности твердых тел».
«Когда
специалисты научились контролировать свойства электрона, появились
полупроводники, а с ними и дешевые компьютеры, iPod’ы и много чего вдобавок, —
говорит иной соучастник исследования – ученый теоретической физики из
Бирмингема Энди Скофилд (Andy Schofield). — вдобавок неизвестно, получится ли у
нас столь же свободно заведовать этими новыми частицами».
Справедливости
ради следует отметить, что впервые такое явление наблюдалось вдобавок три года
обратно учеными Национальной Лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley
National Laboratory), США.
Список литературы
http://www.admin.cam.ac.uk/…p/2009073101
http://www.nanowerk.com/…wsid=653.php