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:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Опьянение от музыки 18.07.2018 Некоторые люди при звуках музыки чувствуют себя как бы пьяными, и это вовсе не метафора - не только музыка, но вообще звуки определенной частоты вызывают у них головокружение, тошноту и утрату равновесия. Такая реакция может возникать также на человеческий голос, на изменения в атмосферном давлении и даже на кашель, и связана она с врожденной патологией внутреннего уха под названием дегисценция полукружных каналов. Как известно, внутреннее ухо - это система костных полостей, которые образуют улитку (орган слуха) и преддверие с полукружными каналами (орган равновесия). Обычно орган слуха и орган равновесия изолированы друг от друга костной стенкой. Но в 1929 году биолог Пьетро Туллио открыл, что кость между улиткой и полукружными каналами иногда оказывается очень тонкой, или же там и вовсе появляется отверстие, и это как-то связано с симптомами "опьянения от музыки". Но что именно происходит во внутреннем ухе с патологией, когда до него доносятся звуки определенной частоты? Исследователи из Университета Юты описывают это на примере рыбы-жабы, чьи органы слуха и равновесия похожи на человеческие. Полукружные каналы у нас и у рыб заполнены особой жидкостью, и когда наше тело как-то двигается, как-то меняет положение в пространстве, жидкость в полукружных каналах тоже двигается, и ее движение чувствуют специальные клетки, посылающие сигнал в мозг. В свою очередь, мозг в ответ старается скоординировать работу мышц так, чтобы не потерять равновесия, чтобы удержать взгляд на нужном предмете и т. д. С другой стороны, в улитке тоже есть жидкость, которая колеблется под действием акустических волн (которые приходят сюда от барабанной перепонки и слуховых косточек) - эти колебания чувствуют слуховые клетки. Если же костный барьер между улиткой и полукружными каналами оказывается слишком тонким или же когда в нем появляется фистула, то, как показали эксперименты, механические волны, предназначенные для органа слуха, проникают в орган равновесия. В результате клеткам полукружных каналов кажется, что мы двигаемся, и мозг в ответ предпринимает соответствующие действия - и нам кажется, что мы крутим головой, тогда на самом деле как ничем не крутим. В особо тяжелых случаях человек испытывает тошноту и теряет равновесие. Но даже с отверстием проникнуть в орган равновесия из улитки могут не все механические волны, а лишь те, которые возникли в ответ на определенную звуковую частоту, поэтому и псевдоопьянение возникает не на любые звуки. Дегисценция полукружных каналов встречается у одного человека на сотню, и хотя сейчас ее лечат хирургически, новые данные, возможно, подскажут специалистам новые, более эффективные методы терапии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026