Динамическое поведение электронов в магнитных полях крайне важно для понимания физических процессов, таково как квантовый эффект Холла, которые важны во многих областях физики твердого тела, включая электрическую проводимость. Все же, есть очень, который остается неизвестным о точно, как электроны ведут себя в магнитном поле.В исследовании, изданном сегодня по своей природе, Коммуникации, исследователи Франко Нори и Константин Блиок от Центра RIKEN Науки Вопроса На стадии становления в Японии, в сотрудничестве с экспериментальной командой в Австрии, сделали первые непосредственные наблюдения свободного электрона государствами Ландау – форма квантовавших государств, которые электроны принимают, перемещаясь через магнитное поле – и нашли, что внутренняя вращательная динамика квантовых электронов, или как они двигаются через область, удивительно отличается от классической модели, и в соответствии с недавними механическими квантом предсказаниями, сделанными в RIKEN.
Экспериментальная команда использовала просвечивающий электронный микроскоп, чтобы произвести электронные лучи вихря размера миллимикрона, в которых электроны имели множество квантовых состояний углового момента, и затем проанализировали распространение луча, чтобы восстановить вращательную динамику электронов в различных государствах Ландау. Согласно классической физике, электроны должны вращаться однородно в том, что называют частотой циклотрона, частота, принятая заряженной частицей, перемещающейся через магнитное поле.
Замечательно, то, что обнаружили исследователи, – то, что на самом деле, в зависимости от квантового числа, описывающего угловой момент, электроны вращались тремя различными способами с нулевой частотой, частотой циклотрона и частотой Larmor, которая является половиной частоты циклотрона. Это показывает, что вращательные движущие силы электронов более сложные и интригующие, чем когда-то считалось.
По словам Франко Нори, который возглавляет команду RIKEN, «Это – очень увлекательное открытие, и оно будет способствовать лучшему пониманию фундаментальных квантовых особенностей электронов в магнитных полях и помогать нам достигнуть лучшего понимания государств Ландау и различных связанных физических явлений».