მეცნიერებმა ელექტრონების კიდევ ერთი საინტერესო ქცევა შეისწავლეს.

რიუჰეი ოკას ხელმძღვანელობით, ფიზიკოსებმა ეჰიემის უნივერსიტეტიდან ე.წ. დირაკის ელექტრონები გაზომეს. მათ ეს სუპერგამტარ პოლიმერში შეძლეს. ეს ექსტრემალურ პირობებში არსებული ელექტრონებია. მათ მასა თითქმის არ გააჩნიათ, რის გამოც ასეთი ელექტრონი უფრო ფოტონს ჰგავს და სინათლის სიჩქარით ირხევა.

მკვლევრების თქმით, აღმოჩენა საშუალებას მოგვცემს უკეთ გავიგოთ ტოპოლოგიური მასალები — კვანტური მასალები, რაც შიგნით ელექტრონული იზოლატის სახით გვხვდება, გარეთ კი გამტარად გვევლინება.

სუპერგამტარების, ნახევარგამტარებისა და ტოპოლოგიური მასალების მიმართ მოთხოვნა სულ უფრო იზრდება. მიუხედავად ამისა, ჯერ კიდევ ბევრი რამ არ ვიცით ამ მასალებისა და მათი ქცევის შესახებ.

დირაკის ელექტრონები ექსტერმალურ პირობებში გვხვდება და მათი კვანტური ქცევების გასაგებად სპეციალური ფარდობითობის მოხმარებაა საჭირო. ასეთ გარემოში, ატომები ერთმანეთზეა "გადადებული", რის გამოც, მათი ზოგიერთი ელექტრონი "უცნაურ რეალობაში" გადადის. ეს გადასვლა ელექტრონს მასალაში დიდი ენერგოეფექტურობით მოძრაობის საშუალებას აძლევს.

ამ ელექტრონების ფორმულირება პოლ დირაკმა თითქმის საუკუნის წინ შეძლო და, აი, ახლა უკვე იცით, რომ ისინი არსებობს.

თუმცა, დირაკის ელექტრონების პოტენციალის გამოსაყენებლად, ისინი უკეთესად უნდა გავიგოთ. აი აქ კი, ფიზიკოსები პრობლემას აწყდებიან. დირაკის ელექტრონები სტანდარტულ ელექტრონებთან თანაარსებობენ, რაც ნიშნავს, რომ მათი აღმოჩენა და გაზომვა ძალიან რთულია.

ოკამ და მისმა კოლეგებმა ეს იმ თვისების გამოყენებით შეძლეს, რომელსაც ელექტრონების ბრუნვის რეზონანსი ეწოდება. ელექტრონები მბრუნავი დამუხტული ნაწილაკებია; ამის გამო, თითოეულ მათგანში მაგნიტური დიპოლიაა გამოხატული. შესაბამისად, როდესაც მასალაზე მაგნიტური ველი გამოიყენება, ის მასში არსებულ ნებისმიერ შეუწყვილებელ ელექტრონთა ბრუნვასთან ურთიერთქმედებს. შედეგად ბრუნვის მდგომარეობა იცვლება.

ეს ტექნიკა ფიზიკოსებს დაუწყვილებელი ელექტრონების დაფიქსირების საშუალებას აძლევს. მკვლევრებმა დაადგინეს, რომ ამ მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია დირაკის ელექტრონებზეც. მათ ისინი ჩვეულებრივი ელექტრონებისგან ბრუნვის სხვანაირი სისტემით გამოარჩიეს.

ჯგუფმა აღმოაჩინა, რომ ამ ყველაფრის სრულად გასაგებად, დირაკის ელექტრონი ოთხ განზომილებაში უნდა იყოს აღწერილი. არსებობს სამი სივრცითი განზომილება; x, y და z ღერძები. ამის შემდეგ არის ელექტრონის ენერგეტიკული დონე, რომელიც მეოთხე განზომილებად გვევლინება.

"3D სტრუქტურები არ შეიძლება იყოს გამოსახული ოთხგანზომილებიან სივრცეში, ამიტომ ეს მარტივი არ იყო", — აღნიშნეს მკვლევრებმა.

ამ განზომილებებზე დაყრდნობით, მკვლევრებმა დაადგინეს ის, რაც აქამდე არ ვიცოდით. როგორც ჩანს, ამ ელექტრონების მოძრაობის სიჩქარე არ არის მუდმივი და ეს დამოკიდებულია ტემპერატურასა და მაგნიტური ველის კუთხეზე.

ეს ნიშნავს, რომ თავსატეხის კიდევ ერთი ნაწილი ამოვხსენით, რომელიც დირაკის ელექტრონების ქცევის გააზრებაში გვეხმარება. ეს მომავალში ამ ელექტრონების თვისებების ტექნოლოგიებში უკეთ გამოყენებაში დაგვეხმარება.

კვლევა Materials Advances-ში გამოქვეყნდა.