Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nový výzkum má ukazovat, jak moc je možné elektron „rozdělit“, tedy manipulovat odděleně se spinem a nábojem částice. Představme si situaci, kdy se elektrony v elektrickém poli pohybují natolik zhuštěně, že se nemohou navzájem „předjíždět“. Jedná se tedy o prostředí ve velmi úzkém vodiči, řekněme cca ve stavu 1D. Z již dříve provedených výpočtů ovšem vyplývá, že spin a elektrický náboj by se za těchto okolností měly pohybovat různou rychlostí.
Aktuálně provedená analýza (nejen počítání, ale i vlastní měření) potvrdila rozdílné rychlosti obou složek. „Je to, jako by auta (tj. náboje) jela v pomalém pruhu, ale jejich pasažéři (spiny) se pohybovali rychleji, ve vedlejším pruhu,“ uvedl Pedro Vianez z Cavendish Laboratory v Cambridge. „A když auta a cestující zpomalí nebo zrychlí, stále zůstávají odděleni.“ V jednom pruhu se pohybují kvazičástice spinu, spinony, ve druhém náboje (zde nazývané holony, jindy chargony). Navíc se ukazuje, že tyto kvazičástice přetrvávají i za vysokých energiích – tj. nestanou se nestabilními, což se předpokládalo dříve.
Samotná měření se uskutečnila ve svazcích polovodičů z drátků o délce od 1 do 18 mikrometrů, s pouhými 30 elektrony v drátku, a to při teplotě 0,3 K (Poznámka: jak teplota koresponduje se zmíněnými vysokými energiemi, tomu laik jistěže nerozumí).
Praktický význam má otázka, zda oddělení spinu a náboje mohlo fungovat i mimo režim 1D, třeba u vysokoteplotní supravodivosti. Dále se nabízí uplatnění příslušného rozdělení ve spintronice.
Pedro M. T. Vianez et al, Observing separate spin and charge Fermi seas in a strongly correlated one-dimensional conductor, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm2781
Zdroj: University of Cambridge / Phys.org
Poznámka PH: Interpretace, že „nábojová excitace“ se pohybuje pomaleji, protože zde dochází k odpuzování, je téměř jistě příliš příliš laická. Protože takhle laicky chápáno „spin oddělený od náboje“ by se v příslušném gradientu elektrického pole asi nemusel pohybovat vůbec…?
