|  | 23 апреля 2012 | Новости науки и техники

Впервые в истории удалось расщепить электрон на две более маленькие квазичастицы.

Расщепление электрона


Как известно, электроны, фундаментальные "стандартные блоки" атомов любого вещества, являются мельчайшими субатомными частицами, которые нельзя разделить на более мелкие составные частицы. Но, согласно статье в журнале Nature, опубликованной группой швейцарских и немецких ученых, это не совсем так. Впервые в истории этим ученым удалось зарегистрировать и произвести запись процесса расщепления электронов на две более мелкие квазиматериальные частицы, каждая из которых унаследовала различные свойства первоначального электрона.

Данные исследования были выполнены в результате совместной работы ученых-экспериментальных физиков из Института Пола Шеррера (Paul Scherrer Institute), Швейцария, и ученых-теоретических физиков из института IFW Dresden, Германия. Исследователи взяли материал Sr2CuO3 и поместили его под мощный луч рентгеновского излучения, производимый источником Swiss Light Source (SLS), находящемся в институте Пола Шеррера. Высокоэнергетические рентгеновские лучи заставили электроны атомов меди перейти на более высокую энергетическую орбиту, где они вращались на более высокой скорости. После этого ученые обнаружили то, что электрон распался на две квазичастицы, на спинон (spinon), которая унаследовала спин изначального электрона, и орбитон (obitron), который получил от электрона его орбитальный импульс движения.

Материал Sr2CuO3 для экспериментов был выбран не случайно, этот материал является так называемым квазиодномерным изолятором Мотта, частицы внутри которого могут двигаться только в одном направлении, вперед или назад. Успех эксперимента был обусловлен так же тем, что швейцарский источник рентгеновского излучения SLS имеет весьма высокую интенсивность рентгеновских лучей и стабильный регулируемый показатель энергии луча. Помимо источника излучения в эксперименте были использованы высокоточные рентгеновские детекторы, которые есть только в лабораториях института Пола Шеррера, который является в настоящее время самым передовым заведением в мире, работающим с рентгеновским излучением.

Спин и орбитальное движение электрона, с нашей точки понимания физики этих частиц, являлись неотъемлемыми и неделимыми свойствами каждого электрона в отдельности. Поэтому, тот факт, что их удалось разделить, является весьма неожиданным. Хотя, ученые-теоретики уже в течение некоторого времени предсказывали, что эти свойства электронов все-таки могут быть разделены в среде особых материалов, практически осуществить такое ранее ни у кого не получалось. Разделение свойств электрона - это очередное напоминание того, что на квантовом уровне существуют такие вещи и явления, которые даже сейчас могут показаться загадочными и мистическими.

Какова же ценность сделанного открытия? Во-первых, оно, подтвердив некоторые теоретические изыскания, значительно расширило знания людей о квантовом мире и мире малых субатомных частиц. Во-вторых, понимание того, что электроны могут расщепляться на более маленькие квазичастицы, которые передвигаются в материалах с меньшим сопротивлением, может привести к созданию новых высокотемпературных сверхпроводников, которые практически без потерь позволят передавать электроэнергию на сколь угодно большие расстояния.




Ключевые слова:
Электрон, Расщепление, Квазичастица, Спин, Вращение, Орбита, Спинон, Орбитон, Рентгеновское, Излучение, Сверхпроводник

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученым удалось увидеть процесс раскола электрона на две части
  • Масса электрона измерена с рекордной на сегодняшний день точностью
  • Ученые обнаружили, что эффект Кондо проявляется за счет квантовой "запутан ...
  • Впервые ученым удалось "увидеть" движение электрона в реальном времени.
  • Физики раскололи электрон.




  • 23 апреля 2012 09:47
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3873
    Занятно, нечего сказать. Но это не настоящее расщепление, это получение двух условных квазичастиц, о существовании которых ученые только догадываются по косвенным признакам. Они, естественно, могут и ошибаться, или воспринимать желаемое за действительное.


    --------------------
        
    23 апреля 2012 12:05
    #2 Написал: Academon

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    отдаёт первым апреля...
        
    23 апреля 2012 14:53
    #3 Написал: nobolu

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    FomaNeverujuwij,
    Строго говоря на этом уровне нет объектов и явлений наблюдаемых непосредственно. Косвенные признаки - лучше, чем совсем ничего. А данные полученные в этом эксперименте будут многократно перепроверяться другими учёными. И тогда можно будет с уверенностью (относительной, разумеется) утверждать фундаментальная или просто элементарная частица электрон.
        
    23 апреля 2012 16:19
    #4 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3873
    Цитата: Academon
    отдаёт первым апреля...

    Не, в такие издания DOI: 10.1038/nature10974 "первоапрельские" шутки не пропускают.


    --------------------
        
    23 апреля 2012 18:30
    #5 Написал: Draber

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Видео в студию... и мотивацию...
        
    24 апреля 2012 12:14
    #6 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 620
    Draber, в оригинале есть картинки :D
        
    25 апреля 2012 13:18
    #7 Написал: Vaneo

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Получается, что любая существующая в этом мире частица делится бесконечно на более мелкие или есть предел, в котором можно сказать, что самая элементарная появляется из ничего?
    Это тоже самое, если спрашивать - бесконечна ли вселенная?
    Очень интересно.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.