La investigación muestra que los electrones siguen trayectorias rápidas y lentas al mismo tiempo

NNA |
Actualizado: 19 de junio de 2022 06:29 ITS

cambridge [UK], 19 jun (ANI): Imagine una autopista con dos carriles por sentido. Un carril está reservado para los coches lentos y el otro para los coches rápidos. Para los electrones que se mueven a lo largo de un cable cuántico, los investigadores de Cambridge y Frankfurt descubrieron que también hay dos “caminos”, pero los electrones pueden seguir ambos al mismo tiempo.
La corriente en un alambre es transportada por el flujo de electrones. Cuando el cable es muy estrecho (unidimensional, 1D), los electrones no pueden cruzarse entre sí, porque se repelen fuertemente entre sí. Más bien, la corriente, o la energía, es transportada por ondas de compresión cuando una partícula empuja a la siguiente.
Desde hace tiempo se sabe que existen dos tipos de excitación para los electrones, porque además de su carga tienen una propiedad llamada espín. Las excitaciones de espín y carga se mueven a velocidades fijas pero diferentes, como lo predijo el modelo de Tomonaga-Luttinger hace décadas. Sin embargo, los teóricos no pueden calcular con precisión qué sucede más allá de las pequeñas perturbaciones porque las interacciones son demasiado complejas. El equipo de Cambridge midió estas velocidades a medida que sus energías varían y descubrió que surge una imagen muy simple (ahora publicada en la revista Science Advances).

Cada tipo de excitación puede tener una energía cinética baja o alta, como los autos en una carretera, con la conocida fórmula E=1/2 mv2, que es una parábola. Pero para el espín y la carga, las masas m son diferentes, y dado que las cargas se repelen entre sí y, por lo tanto, no pueden ocupar el mismo estado que otra carga, hay el doble de cantidad de movimiento para la carga que para el espín. Los resultados miden la energía en función del campo magnético, que equivale al momento o la velocidad v, mostrando estas dos parábolas de energía, que se pueden ver en lugares hasta cinco veces la energía más alta que ocupan los electrones en el sistema.
“Es como si los carros (como las cargas) fueran por el carril lento pero sus pasajeros (como los trompos) fueran más rápidos, por el carril rápido”, explicó Pedro Vianez, quien realizó las mediciones para su doctorado en la laboratorio cavendish. en Cambridge. “¡Incluso cuando los automóviles y los pasajeros disminuyen la velocidad o aceleran, aún permanecen separados! »
“Lo que es notable aquí es que ya no estamos hablando de electrones, sino de partículas (cuasi) compuestas de espín y carga, comúnmente llamadas espinones y holones, respectivamente. Durante mucho tiempo se creyó que se vuelven inestables a energías tan altas, pero lo que se observa indica exactamente lo contrario, parecen comportarse de manera muy similar a los electrones normales, libres y estables, cada uno con su propia masa, excepto que en realidad no son electrones, sino excitaciones de todo un mar de cargas o espines! dijo Oleksandr Tsyplyatyev, el teórico que dirigió el trabajo en la Universidad Goethe de Frankfurt. (Y YO)