Vedci po 40 rokoch hľadania objavili zarážajúce „kvantové jazvy“

Vedci z Kalifornie, Massachusetts, Anglicka a Japonska použili mikročastice uhlíkového grafénu na priame pozorovanie javu nazývaného kvantová jazva, o ktorom sa dlho teoretizovalo. Zachytením elektrónov konkrétnym spôsobom môžu fyzici pozorovať, ako sa pohybujú, a potom vidieť, že tento pohyb pokračuje predvídateľným spôsobom. Tieto predvídateľné obežné dráhy sú známe ako jazvy a fungujú podobne, ako keď ľudia v parku vyšliapu chodníček v tráve tým, že každý deň chodia rovnakým spôsobom. Článok o výskume bol nedávno publikovaný v časopise Nature.

Elektróny sú zvláštne najmä tým, že sa správajú chaoticky, pretože podobne ako fotóny vykazujú dualitu vlny a častíc. Preto sú vedci znepokojení myšlienkou javov, ktoré by mohli spájať elektróny do predvídateľnejších vzorcov správania. Dokonca aj vo vysokokvalitných vodivých materiáloch sa elektróny často správajú veľmi náhodne a nepohybujú sa po efektívnych cestách – okrem prípadov, keď je to najrýchlejšia cesta cez pevný materiál.

Eric Heller z Harvardovej univerzity v roku 1984 vytvoril termín zjazvenie, aby opísal, ako správanie elektrónu môže vytvoriť oblasť s vyššou pravdepodobnou hustotou a spôsobiť, že rovnaký elektrón bude pokračovať v opakovaní tejto cesty. Teraz Heller a jedenásť ďalších vedcov použili novú technológiu kontroly častíc na to, aby po prvýkrát priamo pozorovali toto zjazvenie. Vedci umiestnili grafénové kvantové bodky do kontrolovaného prostredia. Tieto bodky, vyrobené z jednotlivých vrstiev grafénu, sa správajú ako pevné materiály a majú jedinečné vlastnosti, ktoré sa stále skúmajú.

Materiál mal tvar štadióna a vedci pozorovali obraz elektrónu, ktorý tvorí tvar osmičky (tzv. lemniscate). Ten je predvídateľnejší ako voľne sa pohybujúci elektrón a má menšie straty energie. Častice v takomto prostredí často vykazujú nezvyčajné správanie. Na vývoj použiteľných technológií musia vedci preskúmať hranice tohto správania. Trvalo štyridsať rokov, kým sa laboratórne vybavenie zosúladilo s Hellerovými myšlienkami a umožnilo priame pozorovania.

Zdroj: popularmechanics.com.