Каждому научному студенту преподают, что неделимая единица нагрузки является единицей электрона. Но 2 года назад, ученые нашли, что иногда наполняют осколки в «квазичастицы», имеющие одну треть фундаментальная нагрузка. И в проблеме этой недели Природы, исследователи объявляют, что они определили квазичастицы с одной пятой нагрузкой – решающее открытие, предполагающее, что его время для изменения любых учебников по физике, все еще утверждая, что электронная нагрузка неделима.
Результат Зала, известный с 1879, описывает, как применение перпендикуляра магнитного поля к находящемуся под напряжением проводу создает напряжение через провод, потому что область вызывает все электроны к связке на одной стороне. В 1980-х физики обнаружили фракционный квантовый результат Зала: Когда электроны заманены в ловушку в тонком слое между двумя полупроводниками при низкой температуре и в высоком магнитном поле, напряжении Зала через увеличения проводника дискретных шагов, а не постоянно.
Размер шагов отражает дискретную нагрузку электрона или сеть магазинов ее. Но к их удивлению, физики также обнаружили шаги, которые могли только быть объяснены сетью магазинов частей той нагрузки: 1/3, 2/3, 2/5, и 3/7.
Для объяснения этого в 1983 Стэнфордский физик Роберт Лафлин предложил, чтобы квазичастицы сформировались в электронном слое, когда электроны объединяются с магнитными вихрями, крошечными джакузи магнетизма. В очень простых терминах вихри, связанные с электроном, отражают другие близлежащие электроны и в действительности «ограждают» часть его нагрузки. Квазичастицы, составленные из электрона, связанного с двумя вихрями, дали бы начало фракционным нагрузкам одной трети; и в немного более низких магнитных полях, могли появиться еще меньшие фракционные нагрузки.
В сентябре 1997 бригады из Израиля и Франции объявили, что они сочли прямое доказательство одной трети фракционными нагрузками в квантовой установке Зала (Наука, 19 сентября 1997, p. 1766). Теперь израильская бригада, во главе с Mordehai Heiblum в Институте Вейцмана в Rehovot, очистила свой метод и определила более неуловимые квазичастицы с одной пятой нагрузкой.
Для просеивания этих квазичастиц от электронного слоя они направили нагрузки к очень узкому каналу, позволившему квазичастицы с одной третьей нагрузкой через при отражении небольшого количества частиц с одной пятой нагрузкой назад. Исследователи тогда обнаружили отраженные квазичастицы и их нагрузки импульсами, которые они создают в очень низком шумовом усилителе.Несмотря на то, что теория Лафлина широко принята, и он разделил Нобелевскую премию 1998 года в физике для нее, некоторые физики были не совсем удобны, пока фракционная нагрузка не была положительно идентифицирована.
Говорит Лафлин, «я очень доволен» новыми результатами, «но я не удивлен».