Физики впервые определили квантовую геометрическую форму электронов. Узнайте, почему это открытие имеет огромное значение (фото).

Физики смогли определить геометрическую форму, которую принимает электрон при движении через твердое тело. Это достижение открывает новый подход к изучению поведения кристаллических твердых тел на квантовом уровне. Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics, сообщает ScienceAlert.

Законы классической физики хорошо описывают поведение материи во Вселенной. Однако на квантовом уровне взаимодействия частиц могут выглядеть несколько необычно. Одной из основных частиц во Вселенной является электрон. Учитывая их размер, свойства и поведение, электроны можно более точно описать, основываясь на их волновой квантовой природе.

Электроны могут проявлять себя как частицы и как волны. Когда они действуют как волны, они создают волнообразные паттерны, которые описываются с помощью волновых функций. Это математическое представление предсказывает вероятности нахождения электрона и другие характеристики частицы в определенный момент времени.

Некоторые свойства электрона можно рассматривать как своего рода геометрию, но на квантовом уровне. Квантовая геометрия электронов долгое время оставалась загадкой для физиков.

Чтобы измерить квантовую геометрию электронов, ученые решили исследовать свойство, известное как квантовый геометрический тензор. Это физическая величина, которая кодирует всю геометрическую информацию квантового состояния, аналогично тому, как двумерная голограмма хранит данные о трехмерном пространстве. Квантовый геометрический тензор также описывает, как состояние квантовой системы изменяется при настройке определенных параметров, таких как магнитное поле или температура.

Физики впервые измерили квантовый геометрический тензор электронов в твердом теле. Ранее понимание квантовой формы электронов было доступно только теоретически. Осознание квантовой геометрии имеет важное значение, поскольку оно демонстрирует, как электроны движутся, взаимодействуют и влияют на свойства материалов, такие как проводимость, магнетизм и сверхпроводимость.

Для измерения квантовой геометрии электрона физики применили фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением. Этот метод заключается в облучении твердых материалов фотонами, что позволяет выбивать электроны и анализировать их свойства.

Фотоны были направлены на квантовый материал, известный как металл кагоме. В данном случае использовались кристаллы сплава кобальта и олова. Исследование продемонстрировало форму и структуру энергетических состояний электронов, а также их движение по материалу и взаимодействие с его кристаллической решеткой.

По словам ученых, они разработали метод получения совершенно новой информации об электронах, которая ранее была недоступна. Этот подход может быть использован для определения квантовой геометрии электронов в любом квантовом материале.

Физики утверждают, что результаты их исследования могут иметь интересные последствия. Например, квантовая геометрия электронов может быть использована для открытия сверхпроводимости в материалах, где она обычно не наблюдается.