Mokslininkai suskaidė elektronus į atskiras naujas daleles

Savo eksperimentuose mokslininkai pademonstravo, kad į plonas vielutes patalpinti elektronai skyla į daleles, žinomas holonų ir spinonų pavadinimais. Pagrindinis pastebėjimas buvo tas, kad elektronai, būdami grupėse ir pavieniui, pasižymėjo skirtingomis savybėmis. Kadangi šios dalelės turi to paties poliarumo krūvį, jos viena kitą stumia. Todėl elektronus „sugrūdus“ į plonas vielutes, dėl atostūmio jėgos jie keičia įprastines savo trajektorijas. Natūralioje būsenoje – metaluose ar kitose medžiagose – elektronams netenka susidurti su tokiomis aplinkybėmis, tačiau tai neišvengiama, kai jie dirbtinai suspaudžiami vienas greta kito.

Elektronų skilimo esant tokioms sąlygoms galimybę nuo 1981 metų teoriškai analizavo fizikas Duncan'as Haldane'as. Jis teigė, jog elektronus „suspaudus“ plonoje vieloje ir paveikus labai žema temperatūra, jiems tektų pakeisti savo savybes ir pasidalinti į dvi naujo tipo daleles, vadinamuosius spinonus ir holonus. Eksperimentai, būtini tokiems teiginiams patvirtinti, buvo labai sudėtingi. Tyrinėtojų komanda panaudojo kvantines vielutes, kurios buvo patalpintos prie laisvai egzistuojančių elektronų debesies. Mokslininkai kėlė hipotezę, kad elektronai kvantinio tunelinio proceso metu peršoks iš laisvos erdvės į vielutę, kadangi būtent tokiu principu remiasi skenuojančio tunelinio mikroskopo veikimas.

„Mes sukūrėme technologiją elektros srovei perduoti tarp vielutės ir plokštelės, atskirtų vos 30-ies atomų tarpu. Kvantinės vielutės plačiai naudojamos vadinamiesiems kvantiniams „taškams“ sujungti ir tai gali tapti naujo tipo kompiuterių – kvantinių kompiuterių – pagrindu. Norint įvaldyti tokias kvantines technologijas ir siekiant padėti sukurti labiau išbaigtas superlaidumo ir bendrojo laidumo teorijas, būtina suprasti šių struktūrų savybes ir jų poveikį elektronams. Tai gali lemti naują kompiuterių revoliuciją“, sako Kembridžo universiteto Cavendish'o laboratorijos ekspertas Chris'as Ford'as. „Teorijai patikrinti naudotas eksperimentas remiasi mano ir kolegų dar prieš beveik 10 metų sugalvota idėja. Tuo metu eksperimentui atlikti būtina technologija dar nebuvo sukurta. Nuostabu ne tik tai, kad mums pavyko aiškiai stebėti spinonus ir holonus ir kad tai patvirtina kai kuriuos ankstesnius tyrimus, bet ir tai, kad spinonus ir holonus pavyko stebėti daug platesnėse ribose, nei kad prognozavo Duncan'as Haldane'as“, komentuoja Birmingemo universiteto fizikas Andy Schofield'as. „Mūsų sugebėjimas valdyti vieno elektrono elgseną privedė prie puslaidininkių revoliucijos, kuri leido sukurti pigesnius kompiuterius ir plataus vartojimo elektroniką. Ar mums pavyks kontroliuoti naująsias daleles taip kaip elektronus pamatysime tik ateityje. Aišku tai, kad suglaudus elektronus vienas su kitu galima gauti naujas savybes ir net naujas daleles“, reziumuoja tyrinėtojas.