رام کردن الکترون های نامنظم با کمک سرما

عبارات مهم : تحقیقات

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، تحقیقات محققان نشان می دهد الکترون ها در گاز دو بعدی ممکن است تحت یک انتقال فازی نیمه منظم (ذراتی که در خطوط موازی ولی نامنظم حرکت می کنند) به سمت یک فاز منظم عوض کردن کند. در تئوری های فیزیکی به این فرایند اشاره شده، ولی تا پیش از این در یک نمونه عملی مشاهده نشده است.

رام کردن الکترون‌های نامنظم با کمک سرما

پروفسور “مایکل مانفرا” ( Michael Manfra)، پروفسور” بیل” (Bill) و پروفسور”دی اوبرین” (Dee O’Brien) از اساتید فیزیک و نجوم دانشگاه “پردو” (Purdue) فرض تحقیق خود را بر این قرار دادند که اگر بتوانیم مسیری مشابه مسیر اسکیت روی یخ جهت الکترون ها بسازیم و الکترون ها را مجبور به حرکت درامتداد سطح کنیم، در نتیجه این الکترون ها نمی توانند به سمت اوج یا پایین حرکت کنند و تنها قادر به حرکت در کنارهم هستند. زمانی که به این الکترون ها سرما داده می شود و در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند، در این شرایط حرکت الکترون ها همانند حرکت سربازان در میدان جنگ، به نوعی با هم هماهنگ می شود.

تیم تحقیقاتی دانشگاه پردو از یک روش رشدی با خلوص اوج به نام “قرارگیری پرتو مولکولی” (molecular beam epitaxy) جهت رشد مواد نیمه هادی (آرسنید گالیوم) استفاده کردند که الکترون ها را محدود به یک لایه دو بعدی می کند. سپس دمای نمونه تا نزدیک صفر مطلق (منفی ۲۷۳ درجه سانتی گراد) در فریزر کم کردن داده شد. پروب های ولتاژ در طول هادی میزان مقاومت را اندازه می گیرد که تابعی از درجه حرارت و میدان مغناطیسی است.

نتایج تحقیق محققان دانشگاه پردو نشان می‌دهد که انجماد الکترونی باعث منظم شدن حرکت الکترون‌ها می‌شود. 

بنا به گفته “مانفرا” در دماهای بالا، این الکترون ها همانند الکترون هایی که به طور تصادفی در اطراف همدیگر حرکت می کنند، متقارن (ایزوتروپیک) به نظر می آیند. هنگامی که که دما شروع به کم کردن می کند الکترون ها به صورت ستونی کنار هم قرار می گیرند و میزان مقاومت در آن ها رو به زیاد کردن گذاشته و به نقطه اوج خود می رسد. زمانی که دما به شدت پایین می آید، این فرایند دوباره معکوس می شود. این مسئله نشان دهنده انتقال از فاز نامنظم به فاز منظم است.

“مانفرا” افزود: نتیجه های حاصل در واقع نشانه مهم انجام این تحقیق نبوده هست. این یک کشف اتفاقی است که درک بهتری از تصویر العمل الکترون ها با همدیگر در شرایط کنترل شده است را فراهم می کند. درعلم فیزیک اغلب اکتشافات به همین صورت بدست می آید، زمانی که شرایط مناسب باشد اتفاقات تصادفی رخ می دهد.

نتایج این مطالعه در مجله Nature Communications انتشار یافته است.

رام کردن الکترون‌های نامنظم با کمک سرما

واژه های کلیدی: تحقیقات | دانشگاه | اخبار علمی و آموزشی