Измерена геометрия электронов в твердых материалах

07.01.2025

Впервые в истории физики ученые смогли измерить геометрическую форму, которую принимает электрон при движении через твердый материал. Этот научный прорыв открывает перспективы для изучения квантовой природы кристаллических твердых тел и их сложных взаимодействий.

Исследования проводились физиками Мингу Каном из Корнельского университета, Сунджи Кимом из Сеульского национального университета и Риккардо Комином из Массачусетского технологического института (MIT). Они смогли получить уникальную информацию о квантовом поведении электронов, недоступную ранее.

На макроуровне поведение материи хорошо описывается законами классической физики. Однако на субатомном уровне законы природы становятся куда сложнее. Электроны, традиционно воспринимаемые как частицы, на самом деле проявляют волновую природу, которая описывается с помощью волновых функций. Эти функции - математические модели, представляющие вероятность обнаружения электрона в конкретной точке пространства - содержат информацию о квантовых свойствах частицы.

Одним из ключевых открытий стало использование квантового геометрического тензора (QGT). Эта величина, описывающая геометрию квантового состояния, действует как своего рода карта, фиксирующая пространственные свойства электрона на волновом уровне. Например, некоторые свойства можно представить как вращающиеся геометрические формы: кривые, сферы и другие сложные структуры.

Для получения этих данных ученые применили метод углово-резольвающей фотоэмиссионной спектроскопии. Этот подход включает облучение материала фотонами для освобождения электронов и анализа их характеристик, таких как спин, поляризация и углы движения. Эксперименты проводились на монокристаллах сплава кобальт-олова, известного как металл кагоме.

Металл кагоме уже привлекал внимание физиков своей необычной кристаллической структурой. На этот раз он стал первым материалом, где удалось измерить QGT в твердом состоянии. Эти данные позволили не только описать квантовую геометрию электронов, но и оценить перспективы их использования для поиска новых свойств материалов.

Полученные результаты имеют широкий спектр применения. Исследования подобных материалов могут привести к открытию сверхпроводимости в веществах, где она ранее считалась невозможной. Кроме того, разработанный метод измерения может быть адаптирован для изучения других сложных материалов, что дает ученым возможность глубже понять поведение материи на квантовом уровне.

Измерение геометрии электронов стало значительным шагом в изучении квантовой физики твердых тел. Это открытие расширяет горизонты науки, позволяя по-новому взглянуть на взаимодействия частиц внутри кристаллических структур и изучить их потенциал для разработки новых технологий.

<< Назад: Затопление рождественских елок 07.01.2025

>> Вперед: Ранее чтение помогает стать успешным 06.01.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Случайная новость из Архива Бесплатный Wi-Fi стал важнее секса и алкоголя 16.11.2016 Мобильные сотрудники (работники, которые работают на свои компании удаленно, либо часто находятся в разъездах), считают, что бесплатный Wi-Fi важнее шоколада, алкоголя и даже секса. Об этом свидетельствуют результаты исследования глобального Wi-Fi-провайдера iPass. 40% опрошенных мобильных сотрудников сообщили, что свободный Wi-Fi занимает первое место среди ежедневно необходимых им вещей. При этом 37% респондентов считают, что он важнее секса, 14% - что важнее шоколада, и 9% ставят Wi-Fi выше алкоголя. 75% участников опроса заявили, что свободный Wi-Fi существенно повышает качество их жизни. 63% респондентов сообщили, что предпочитают его мобильной передаче данных. 75% опрошенных при выборе пакета мобильных услуг смотрят в первую очередь на условия передачи данных, а не на минуты звонков.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026