Dacă aţi deschis vreodată un manual de ştiinţă, ați văzut probabil o imagine a unui atom, cu un grup de neutroni şi protoni care formează nucleul său, în jurul căruia se rotește un roi de electroni.
Dar, probabil, ştiţi că toate aceste particule nu au o formă perfectă de sferă mică, cum de obicei sunt reprezentate.
Din câte știm, electronul nu are de fapt o „formă” în sine — mai degrabă, ei sunt, fie particule puncte, fie se comportă ca undele, care își schimbă forma în funcție de energia sa.
Vedeţi şi: Fizicienii descoperă o nouă clasă misterioasă de particule ce conțin cinci quarci
Acum, pentru prima dată, fizicienii au dezvăluit cum arată un singur electron într-un atom artificial.
Tehnica implică utilizarea de puncte cuantice, mici cristale semiconductoare de mărimi nanometrice.
S-ar putea să fi auzit despre tehnologia cu afişare cuantică (en) , cum ar fi televizoarele QLED, dar acesta mai mult servește la vizionarea unui film artistic cu înaltă definiție.
De asemenea, aceștia mai sunt numiți atomi artificiali, deoarece ei pot în esenţă prinde electronii şi să le limiteze mișcarea în trei dimensiuni, ţinându-i pe loc cu ajutorul câmpurilor electrice.
Aceşti electroni prinși se comportă ca niște electroni legați de un atom şi rămân în anumite locații.
Folosind un spectroscop, cercetătorii au reușit să determine nivelul de energie într-un punct cuantic, observând astfel modul în care ei se comportă în câmpuri magnetice cu diferite forțe şi orientări.
Aceasta la rândul său a permis echipei să calculeze forma unei funcții de undă a unui electron în cadrul punctului cuantic, chiar şi la mărimi mai mici de un nanometru.
„Simplu vorbind, noi putem folosi această metodă cu scopul de a arăta pentru prima dată cum arată un electron”, a spus fizicianul Daniel Loss de la Universitatea din Basel (en).
Dar aceasta nu este totul ce le-a reușit. Prin reglarea câmpului electric, ei au fost capabili să schimbe forma mișcării electronului, controlând spinul (o formă intrinsecă a impulsului unghiular purtat de particulele elementare) lor într-o manieră foarte precisă.
Aceasta are implicații enorme pentru cercetările şi tehnologiile viitoare.
Şu anume, ar putea juca un rol în cercetarea inseparabilităţii cuantice, deoarece inseparabilitatea de succes necesită ca funcțiile undelor a doi electroni să fie orientate de-a lungul aceluiași plan.
Vedeţi şi: Cercetătorii chinezi au realizat un nou record uimitor în materia inseparabilităţii cuantice
Capacitatea de a controla forma unei funcții de undă a unui electron ar putea fi extrem de benefică.
În ceea ce privește tehnologiile, rata spinului unui electron este un pretendent pentru utilizarea lui ca qubit, cea mai mică unitate de informații dintr-un calculator cuantic, dar numai în cazul dacă spinul poate fi controlat.
Deoarece acest spin este parțial dependent de geometria unui electron, aceasta este potențial o metodă pentru realizarea acestui control.
Cercetarea a fost publicată în două lucrări în Physical Review Letters şi Physical Review B.
Lasă un răspuns