
科学家首次凝视着单个电子的水平,并观察到以前仅被理论化的量子状态。
研究人员成像了电子称为Landau级别,这是在1930年预测的诺贝尔奖获胜者Lev Landau。这些轨道代表弯曲路径电子在暴露于非常强的磁场时传播。
以前,科学家已经通过测量电子从一个Landau级别转换为另一个电流的电流的变化来确认存在水平。但是,到目前为止,没有人能够看到这些水平。
英格兰沃里克大学的物理学家鲁道夫·罗默(Rudolf Roemer)说:“我们是第一个真正完成所谓的扫描隧道显微镜的人,并真正研究个别州。”罗默(Roemer)是日本Tohoku University的Koichi Hashimoto领导的研究小组的成员,该研究在9月14日发表的《物理评论快报》上发表的论文中报道了这一成就。
微小的圈子
当被起诉时颗粒,例如电子,被放置在磁场内,它们沿弯曲的路径传播,最终使一个圆圈。随着磁场越来越强,这些圆变得越来越小。电子传播的最小圈子是Landau级别。 [微小的宏伟:很小的精美照片这是给出的
为了成像这些水平,物理学家查看了半导体材料表面上的电子。然后,他们使用扫描隧道光谱法寻找电子的位置。
该技术通过允许电子试图在不同位置传递到样品来图像样品。如果该位置包含电子的可行状态,则粒子将能够通过称为的过程跳入该状态隧道,确认它存在;如果该位置不具有潜在的电子状态,则没有任何地方可以隧道进入。在最终的图像中,光区表示可能状态的位置,而黑点显示缺乏电子状态。
Hashimoto和他的团队制作的照片看起来非常像理论模拟预测的。
罗默告诉《生命科学》:“我非常希望它会这样,当然,我们感到惊讶的是,协议是如此的好。” “该协议在定量上甚至是如此。”
这样的图像从来没有做到这一点,因为扫描隧道光谱从未如此先进。 Roemer说,团队图片中的每个像素都代表了一个超过半小时的数据。
他说:“您确实必须有一个非常好的实验设置,而且您必须有很多时间。”
重新定义千克
兰道水平不仅是一个深奥的库里奥。他们可以实用用于帮助重新定义千克,国际单位体系(SI)中的质量基本单位。虽然大多数SI单元是由可以在任何地方重现以得出正确值的基本常数之间的关系来定义的,但千克目前由在法国保存在金库中的高尔夫球大小的金属团块来定义。
科学家希望通过定义千克来抵消磁管产生的电磁力所需的重量来改变这一点。这种力的强度部分取决于von klitzing常数,这本身与兰道水平有关。
Roemer说:“成像Landau级别无助于建立平衡,但它加强了对我们拥有的基本理论的理解,即von Klitzing常数是一个普遍的常数,它告诉我们这确实是真的。” “我们可以看一下这些状态,并在那里真正找到它们。”
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