Ученые обнаружили, как электроны становятся одновременно тяжелыми и быстрыми

Команда из Принстонского университета, продемонстрировала как электроны, двигающиеся в определенных твердых материалах, ведут себя как будто они в тысячу раз массивней, чем свободные электроны, одновременно становясь быстрыми сверхпроводниками.

Наблюдение за этими, на первый взгляд, противоречащими друг другу изменениями свойств электрона, чрезвычайно важно для понимания того, как определенные материалы становятся сверхпроводниками, когда электроны двигаются в них без сопротивления. Подобные материалы могут значительно увеличить КПД сетей электропитания и ускорить компьютеры.

Если остудить электроны до очень низкой температуры в определенных типах твердых материалов, то они приобретут массу, ведя себя так, как ведут себя намного более тяжелые частицы. Удивительно, но дальнейшее охлаждение, до температур близких к абсолютному нулю, превращает эти твердые материалы в сверхпроводники, в которых электроны, несмотря на их вес, превращаются в нечто по типу идеальной жидкости, и текут, не теряя электрической энергии.

В своем исследовании, ученые просканировали волны электронов в кристалле. Они продемонстрировали, что тяжелые электроны являются композитными объектами, состоящими из двух запутанных форм электрона.

Субатомные частицы, такие как электроны, могут объединять в себе диаметрально противоположные свойства, благодаря квантовой сцепленности.

Изменяя структуру кристалла, можно добиться того, что электроны дойдут до необходимой степени сцепленности, по мере охлаждения превращаясь из тяжелых электронов в сверхпроводимые.

"Эти эксперименты могут помочь физикам раскрыть тайны высокотемпературных сверхпроводников", - сказал Субир Сачдев, теоретический физик из Гарвардского университета, не принимавший участия в этом исследовании.

"Мы ждали подобных наблюдений в течение многих лет, поэтому просто прекрасно, что эта красивая экспериментальная система была обнаружена и так хорошо охарактеризована", - сказал Сачдев.

Оригинал (на англ. языке): Phys.org

• Телескоп «Джеймс Уэбб» показал рождение тысяч новых звёзд в «Омара»
• GE Aerospace испытала гиперзвуковой двигатель без движущихся частей
• Ученые создали нейросеть из ДНК, способную к обучению
• Инженеры впервые передали квантовые сигналы по стандартному Интернет-протоколу
• Новая версия зонда Neuropixels позволяет записывать активность тысяч нейронов в мозге приматов с беспрецедентной точностью
• Искусственный интеллект научился выявлять рак голосовых связок по звуку голоса
• Сверхзвуковые перелёты могут вернуться в США уже к 2027 году
• Электронный луч против тефлонового мусора: японские учёные нашли способ переработки "вечного" пластика