|
Три электрона ведут себя как куча
|
|
|
|
Эксперименты на ускорителях частиц, коллайдерах, дороги и сложны в организации. Команда ученых выяснила, что использование огромных установок и миллионов частиц необязательно — можно обойтись тремя электронами.
|
|
|
|
«Парадокс кучи», известный нам во многом по мультфильмам «38 попугаев», ставит вполне практический вопрос: с какого количества объектов они становятся чем-то другим, «кучей». С какого количества зерен горстка риса становится счетным количеством зерен, табун становится группой отдельных лошадей, а поредевший волосяной покров — лысиной?
|
|
|
|
Ответы на эти вопросы во многом дают социальные науки. Если заходить на территорию точных и фундаментальных наук, стоит переформулировать вопрос. Какие минимальное количество элементов нужно, чтобы они вели себя как единая система? Когда отдельные атомы становятся кристаллом или газом?
|
|
|
|
Физики выяснили, что для образования сильного взаимодействия между электронами достаточно трех частиц. Чтобы их связь повторяла поведение сотен миллиардов электронов, число стоит увеличить до пяти. Исследование опубликовано в журнале Nature.
|
|
|
|
|
|
|
Ученые сформировали коллайдер для столкновения частиц на основе легированной кремнием гетероструктуры арсенида галлия/арсенида галлия-алюминия (GaAs/AlGaAs) методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Внутри структуры проложили пути для частиц в форме буквы Y. Систему охладили до 25 кельвин, создали из точного количества частиц каплю сильно коррелированных электронов, провели каплю к разделяющейся части маршрута. На этом барьере капля дробилась, а ученые подсчитывали количество и свойства получившихся в результате объектов с каждой стороны Y-образного пути.
|
|
|
|
Эксперимент показал, что три электрона вместе ведут себя как сильно коррелированная кулоновская жидкость и подчиняются статистике микроскопических систем. При увеличении числа частиц до пяти общность частиц демонстрирует свойства квантовой жидкости, макроскопической системы.
|
|
|
|
Кроме того, эксперимент помог выяснить момент зарождения коллективного поведения электронов. Этот результат позволит ученым удешевить изучение сложных состояний вещества — образующейся при столкновения тяжелых ионов кварк-глюонной плазмы и квантовых газов.
|
|
|
|
Источник
|
