Într-o faptă asemănătoare cu smulgerea unei singure molecule de apă dintr-un ocean vast, fizicienii au izolat pentru prima dată un singur electron dintr-o mare electronică. Studiul le oferă oamenilor de știință șansa de a afla mai multe despre particulele elementare și de a le folosi pentru comunicații cuantice și dispozitive de calcul.
Lumea este plină de electroni, dar ei sunt foarte greu de studiat individual. În firele și electrozii metalici, electronii individuali sunt practic imposibil de distins unul de celălalt, deoarece stau împreună într-un rezervor vast numit marea Fermi. Un truc pe care fizicienii l-au folosit este să dezlipiți un fir de electroni și apoi să îl injectați cu particule pe rând, dar acei electroni nu se comportă la fel cum ar fi dacă ar fi scufundați în mare. La fel ca zoologii interesați să învețe comportamentul unui animal, fizicienii doresc să studieze electronii individuali în mediul lor natural.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare joi.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
În 1996, fizicianul MIT Leonid Levitov și colegii săi au propus o modalitate de a face asta. Ei au presupus că aplicarea unui anumit impuls de tensiune într-un circuit ar face ca electronii din mare să interacționeze și să producă un singur electron de înaltă energie; toți ceilalți electroni ar rămâne într-o stare de energie scăzută. Electronul de înaltă energie ar aluneca pe suprafața mării Fermi ca un val singuratic în ocean, făcându-l ușor de studiat.
Acum, 17 ani mai târziu, o echipă europeană care include fizicianul Christian Glattli de la Centrul de Cercetare Nucleară Saclay de lângă Paris a confirmat experimental predicția lui Levitov. Cercetătorii au creat un circuit, l-au răcit la câteva sutimi de grad peste zero absolut și l-au trimis printr-un impuls electric. Un instrument numit divizor de fascicul a numărat electronii transportați de fiecare impuls, acționând ca un înregistrator audio pe un acoperiș de tablă în ploaie: speranța era că va detecta stropirea minusculă a unei singure picături de ploaie – un electron – mai degrabă decât zvâcnirea multe picături. Destul de sigur, separatorul de fascicul a confirmat că fiecare impuls a declanșat un electron singur să alunece peste mare, au raportat cercetătorii pe 23 octombrie în Natură.
Studiul îi stabilește pe fizicieni pe calea spre utilizarea electronilor în experimentele cuantice în felul în care folosesc fotonii, spune Glattli. Fotonii sunt mult mai ușor de izolat și manipulat decât electronii, așa că au fost particula de alegere pentru proiectarea rețelelor de comunicații sigure și a calculatoarelor cuantice rudimentare. O nouă generație de electronică cuantică s-ar putea integra mai ușor cu alte dispozitive electronice.
În mod potrivit, Glattli și echipa sa au inventat termenul leviton pentru pulsul cu un singur electron. „Este o lucrare grozavă”, spune Levitov. „Și spun asta nu pentru că [of the word] leviton.”