Явление разделения спина и заряда в сверхтонких проводниках

  • Просмотров 11492
  • Скачиваний 1637
  • Размер файла 14
    Кб

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