Физики наблюдали квантовые торнадо: вихри, в которые «превращаются» электроны

Физики впервые зафиксировали квантовое торнадо — вихревые структуры электронов в импульсном пространстве. Это явление, предсказанное восемь лет назад, подтверждает сложные топологические эффекты в квантовых материалах.

Исследователи из университетов Вюрцбурга и Дрездена экспериментально зафиксировали квантовое торнадо — особую вихревую структуру, формируемую электронами в импульсном пространстве. Открытие стало возможным благодаря усовершенствованию метода фотоэмиссионной спектроскопии (ARPES) и использованию квантовой томографии.

Подобные квантовые вихри теоретически предсказал физик Родерих Месснер восемь лет назад. Он описывал их как «дымовое кольцо» — структуру, состоящую из взаимосвязанных вихрей, но до сих пор это явление оставалось недоказанным. Исследователи подтвердили предсказание в эксперименте с квантовым полуметаллом арсенидом тантала (TaAs).

В отличие от традиционных вихрей, наблюдаемых в физическом пространстве, квантовый торнадо формируется в импульсном пространстве — измерении, где электроны описываются не по их положению, а по энергии и направлению движения.

Для обнаружения квантового торнадо физики доработали метод ARPES, основанный на фотоэлектрическом эффекте, который впервые описал Альберт Эйнштейн. Они использовали многослойный анализ, аналогичный медицинской томографии, чтобы реконструировать трехмерную структуру электронных вихрей.

Мы буквально исследовали образец слой за слоем, и, собрав данные, смогли подтвердить, что электроны действительно образуют вихри в импульсном пространстве.

Максимилиан Унцельман, соавтор исследования

По словам исследователей, это открытие может иметь серьезные последствия для развития орбитроники. Это новое направление, которое предлагает использовать орбитальный крутящий момент электронов для передачи информации вместо того, чтобы полагаться на электрический заряд. Потенциально это сократит потери энергии.

Физики теперь изучают, можно ли использовать арсенид тантала для создания новых квантовых компонентов, работающих на принципах орбитроники. Если это удастся, технологии на основе квантового торнадо поможет создать энергоэффективную электронику будущего.


Читать далее:

Астрономы наблюдали сигналы от планеты, которую разорвала собственная звезда

Свет впервые превратили в твердое тело, которое течет как жидкость

Камеры НАСА сняли ударную волну от сверхзвукового самолета

Иллюстрация на обложке: think-design | Jochen Thamm

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос