Впервые физики смогли измерить геометрическую «форму», которую принимает одиночный электрон при движении в твёрдом теле. Исследование было проведено физиками Мингу Кангом, ранее работавшим в Массачусетском технологическом институте, а ныне преподающим в Корнеллском университете, и Сунцзе Кимом из Сеульского национального университета.
«По сути, мы разработали план получения совершенно новой информации, которую нельзя было получить раньше», —говорит Риккардо Комин. Он так же рассказал, что до этого электрон пытались описать средствами квантовой механики как волновую функцию, а представляли каким-то шариком с неопределённым вращением… Определение запутанной квантовой геометрии электрона в твёрдом теле ранее требовало множества предположений.
Чтобы измерить квантовую геометрию электронов, Кан, Цзе и их коллеги попытались измерить свойство, известное как квантово-геометрический тензор, или QGT. Это физическая величина, которая кодирует всю геометрическую информацию о квантовом состоянии.
Метод, который они использовали, называется фотоэмиссионной спектроскопией с угловым разрешением. В этом методе на материал воздействуют фотонами, чтобы высвободить электроны и измерить их свойства, такие как поляризация, спин и угол.
Это было сделано с использованием монокристаллов сплава кобальта и олова, материала, известного как кагоме-металл.
Полученные результаты позволили исследователям впервые измерить QGT в твёрдом теле, и на основе этого они смогли определить остальную квантовую геометрию электронов в металле.
Команда полученные результаты совместила с теоретической квантовой геометрией для того же материала. Без этого в научных работах никак не обойтись… Ну и предложила область применения метода: можно якобы использовать для обнаружения сверхпроводимости в материалах, в которых она обычно не встречается.
Исследование команды было опубликовано в Nature Physics.
В общем, электрон не шарик с неопределённым вращением, а тороид…