當(dāng)電子流過(guò)導(dǎo)體時(shí)——例如手機(jī)充電器中的銅線或筆記本電腦電路板上的硅芯片——它們會(huì)與材料雜質(zhì)碰撞，并以微小的原子狂潮相互碰撞。它們與雜質(zhì)的相互作用是眾所周知的。
然而，雖然了解電子如何相互作用是了解物理學(xué)的基礎(chǔ)，但事實(shí)證明，測(cè)量這些相互作用的強(qiáng)度對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)棘手的挑戰(zhàn)。
由弗吉尼亞理工大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)創(chuàng)造一組特定的條件，他們可以比以往更精確地量化電子 - 電子相互作用。他們的發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了現(xiàn)有的物理理論，可用于改進(jìn)電子設(shè)備和量子計(jì)算機(jī)。他們最近在《自然通訊》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
為了研究電子如何相互作用，該團(tuán)隊(duì)制造了可以產(chǎn)生電子束的微型裝置。他們需要三個(gè)特定條件才能得到結(jié)果：低溫、使電子在軌道上旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)以及由普渡大學(xué)的合作者提供的超純材料。他們的目標(biāo)是：觀察電子在遇到其他電子并散射之前會(huì)在其軌道上運(yùn)行多遠(yuǎn)。由于該設(shè)備是由超純材料制成的，該團(tuán)隊(duì)知道沒(méi)有任何其他變量會(huì)導(dǎo)致散射——他們可以目睹電子相互作用而沒(méi)有任何混雜變量。
“通常發(fā)生在有規(guī)律的，不純的半導(dǎo)體是電子經(jīng)歷如此多的沖突與雜質(zhì)，你根本不知道電子-電子相互作用實(shí)際上做了什么，說(shuō)：”讓Heremans，在一個(gè)教授說(shuō)物理系的學(xué)院科學(xué)。“但是當(dāng)你去除這些雜質(zhì)時(shí)，你會(huì)得到一種超純材料，突然間那些電子-電子相互作用變得明顯。如此巨大的效應(yīng)讓我們有點(diǎn)驚訝——我們可以用它來(lái)量化電子相互作用。”
然而，這并不是團(tuán)隊(duì)遇到的唯一驚喜?？茖W(xué)家最近發(fā)現(xiàn)，在某些材料和條件下，電子群會(huì)集體流動(dòng)，其行為類似于液體。紐約特洛伊倫斯勒理工學(xué)院的項(xiàng)目合作者使用高性能計(jì)算機(jī)模擬了電子群的流動(dòng)方式。他們的圖像顯示，電子流入漩渦，就像漩渦一樣——這種行為在有磁場(chǎng)的情況下還有待記錄。
“即使電子之間的相互作用非常微弱，漩渦實(shí)際上仍然存在，”該研究的主要作者、博士生阿德布特·古普塔 (Adbhut Gupta) 說(shuō)。賀爾曼實(shí)驗(yàn)室的候選人。“在這一點(diǎn)上，對(duì)于弱相互作用極限中的這種集體行為知之甚少。這是一種新現(xiàn)象，單個(gè)粒子不會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。我們的實(shí)驗(yàn)是第一個(gè)暗示這種集體行為的實(shí)驗(yàn)。”
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！