Для того, чтоб поменять направление движения такового большого объекта, как кар, его поначалу нужно замедлить до полной остановки, опосля чего же он может начинать двигаться в оборотную сторону. И даже самые мелкие носители электронного заряда — электроны, за счет наличия у их массы, также подчиняются этому закону. Но, для сотворения новейших сверхбыстродействующих электрических устройств будет весьма полезным отыскать способ, позволяющий игнорировать инерциальность электронов, сделав их схожими на фотоны света, которые способные мгновенно поменять направление движение, к примеру, отразившись от зеркала, не утратив при всем этом скорости движения. И если таковой способ будет найден, это дозволит выполнить фактически мгновенное изменение направления движения электронного тока, что, в свою очередь, дозволит поднять тактовую частоту микропроцессоров до недосягаемых сейчас значений.
Интернациональная группа ученых, в состав которой входили физики из института Регенсбурга, института Марбурга и Русской академии, отыскали метод позволяющий поменять направление движения электронов без утраты скорости за весьма маленький просвет времени. Для этого исследователи употребляли материал относительно новейшего класса — топологический изолятор. На поверхности такового материала электроны ведут себя, будто бы частички с нулевой массой, и передвигаются подобно фотонам света. А для управления движением электронов использовалось электронное поле, создаваемое взаимодействием света и материи — самое резвое переменное поле, характеристики которого могут контролироваться человеком.
Когда электроны изменяют направление движения, они испускают вспышку широкополосного света, в какой находятся фотоны всех цветов радуги. Но, есть строгие законы, по которым происходит распределение цветов излучаемых фотонов, частота этих фотонов обязана быть кратна частоте фотонов падающего света, так именуемым верхним гармоникам.
«Кропотливо регулируя характеристики света, падающего на поверхность топологического изолятора, мы смогли повредить это правило» — пишут исследователи, — «И нам удалось достигнуть того, что при изменении направления движения электронов излучался свет всех вообразимых цветов».
Произведя анализ инфы, заключенной в излучаемом электронами свете, ученые нашли подписи неких необыкновенных квантовых параметров электронов. Оказалось, что электроны на поверхности топологического изолятора, пройдя через создаваемое светом переменное электронное поле, не передвигаются по прямым линиями, они движутся по «блуждающим траекториям», изменяя направление движения в случайном порядке. «Все это оказалось большой нежданностью даже для ученых-теоретиков, которым довелось узреть с близкого расстояния проявления странноватых законов квантовой механики» — пишут ученые.
Отметим, что результаты данных исследовательских работ не только лишь обеспечивают ученым наиболее глубочайшее осознание квантовой природы электронов. Согласно сиим результатам топологические изоляторы являются перспективными кандидатами для производства новейшего класса электрических устройств, способных делать обработку инфы с большим быстродействием. А в продолжение данной нам работы ученые займутся исследовательскими работами новейших релятивистских эффектов в конденсированном веществе и будут изыскивать пути практического внедрения всего этого в новейших сверхтехнологичных приложениях.
Источник:
