Одинокий электрон оказался не один: неожиданное открытие россиян
Ежедневно в области квантовой физики совершаются поразительные открытия, кардинально меняющие наши представления о базовых законах мироздания. В недавнем исследовании, выполненном на физическом факультете Томского государственного университета, были выявлены ранее неизвестные характеристики электронов, способные оказать значительное влияние на развитие квантовой электродинамики и будущих технологий. Ученые установили, что волновая функция отдельного электрона способна формировать особые квазичастицы — плазмон-поляритоны, говорится на сайте учебного заведения.
Плазмон-поляритоны представляют собой комбинированные частицы, образующиеся благодаря взаимодействию плазмонов — квазичастиц, отражающих коллективные колебания зарядов, с электромагнитным полем. Обычно плазмоны рассматриваются в рамках исследований плазмы либо металлов, где они оказывают решающее воздействие на оптические и электронные параметры материалов. Новое исследование свидетельствуют о наличии плазмонов даже на уровне единичного электрона. Это открытие подтверждает известную мысль классика науки, согласно которой «электрон так же неисчерпаем, как и атом; природа бесконечна».
«Волновой пакет электрона можно представить как облако, которое может менять свою форму и плотность в зависимости от внешних условий. Плазмоны и плазмон-поляритоны — это «вибрации» такого облака, вызванные взаимодействием с внешним электромагнитным полем», — комментирует аспирант кафедры квантовой теории поля ФФ ТГУ Алексей Соколов.
В рамках квантовой электродинамики электрон традиционно воспринимается как точечный объект. Но в определенных процессах, связанных с когерентностью, например, при когерентном комптоновском рассеянии, волновая функция электрона демонстрирует поведение, схожее с поведением «заряженной жидкости». Это свидетельствует о том, что электрон способен проявлять качества, характерные для коллективных явлений, таких как плазмоны.
Российские физики выяснили, что волновая функция единственного электрона способна поддерживать восемь различных плазмон-поляритонных мод, что неожиданно перекликается с количеством глюонов и псевдоскалярных мезонов в квантовой хромодинамике. Эти моды формируются как точные решения модифицированных уравнений Максвелла, которые описывают распространение электромагнитного поля в условиях присутствия волновой функции одиночного электрона.
Обнаружение плазмон-поляритонов на отдельном электроне стало важным этапом в изучении сложных аспектов квантовой реальности. По словам специалистов, этот результат не только углубляет понимание основных характеристик электронов, но также закладывает основу для создания передовых квантовых технологий завтрашнего дня.
Ранее отечественные эксперты испытали уникальную «взрывную» камеру СКИФа. Подробнее об этом написано в другом материале Hi-Tech Mail.
