德國物理學家領導的實驗表明電子的慣性可以形成“在量子半金屬內部。
電子幾乎不可能靜止不動，它們的運動可能會發生一些變化。例證：對量子材料中電子行為的分析砷化鉭揭示了漩渦。
但故事變得更加奇怪。這些電子並不是在物理位置上旋轉，而是在稱為動量空間的量子模糊可能性中旋轉。動量空間不是繪製粒子潛在位置或位置空間的地圖，而是通過其能量和方向來描述它們的運動。
類似的渦流還有先前已觀察到在位置空間中。測量電子動量值並將其繪製在三維圖表上，那裡也會出現引人注目的渦旋圖案。
這一發現可能有助於為一種全新形式的電子產品鋪平道路：一個名為“軌道電子學'可以利用電子的扭轉力而不是電荷來在電子電路或。
這一發現是在一種名為砷化鉭的有趣半金屬晶體中發現的。從某種程度上來說，這並不奇怪——正是在這種材料中，人們長期預測的第一次被發現。這種無質量粒子的功能本質上類似於超高效電子，其發現需要砷化鉭的特殊量子特性。
這些特性使該材料成為狩獵的完美選擇。問題出現在弄清楚如何觀察它們。
德國量子物質複雜性和拓撲學 (ct.qmat) 研究中心的科學家們領導了一項研究，利用角分辨光電子能譜 (ARPES) 技術對砷化鉭樣品成功實現了這一目標。
“ARPES 是實驗固態物理學的基本工具。它涉及將光照射到材料樣本上，提取電子，並測量它們的能量和出射角，”馬克西米利安·烏澤爾曼說維爾茨堡大學實驗物理學家。
“這使我們能夠直接觀察動量空間中材料的電子結構。通過巧妙地採用這種方法，我們能夠測量軌道角動量。”
然而，每次觀察僅拍攝材料中電子的二維快照。為了確認量子龍捲風在這個領域形成，團隊必須將每次測量結果疊加到 3D 模型中，就像 CT 掃描一樣。最終結果是一個彩色模型，顯示出非常清晰的渦流結構。
“我們逐層分析樣本，類似於醫學斷層掃描的工作原理，”溫澤爾曼說。 “通過將各個圖像拼接在一起，我們能夠重建軌道角動量的三維結構，並確認電子在動量空間中形成漩渦。”
該團隊表示，進一步的工作不僅可以帶來更高效的電子設備，還可以帶來一種稱為軌道電子學的全新設備。這也可以與電子技術的另一個潛在繼任者一起工作——，它將信息編碼在。
該研究發表在期刊上物理評論X。
