Расщепление квазичастиц на «спиновую» и «зарядовую», предсказанное теоретиками для одномерных систем, впервые подтверждено в численном моделировании. В ближайшем будущем возможно наблюдение этого эффекта и в эксперименте.
Одна из самых сложных и фундаментальных задач, стоящих перед теоретической физикой, — понять и описать поведение системы из огромного числа одинаковых взаимодействуюших элементов. Особенно интересен случай, когда связь между отдельными частицами достаточно сильна, и вся система в результате «выглядит» не как совокупность отдельных частиц, а как набор коллективных колебаний (квазичастиц) с самыми разнообразными свойствами (см. заметку Что такое конденсированные среды и как теоретическая физика справляется с ними). Изучение этих систем уже привело к ряду поразительных по красоте открытий в теоретической физике, и набор возникающих здесь возможностей еще далеко не исчерпан (см., например, нашу заметку Предложен новый взгляд на природу элементарных частиц).
Особняком в этом исследовании стоит изучение одномерных моделей. С одной стороны, одномерные ситуации всегда математически проще многомерных, но с другой стороны, в них могут возникать явления, невозможные при большем числе измерений.
Самое характерное свойство одномерных цепочек — поразительное явление «раздвоения личности» у квазичастиц. Вместо единой квазичастицы, несущей какой-то заряд и какой-то спин, в одномерном случае возникает две квазичастицы — одна несет заряд без спина, другая спин без заряда, — которые могут перемещаться независимо друг о друга. При большем числе измерений такого не происходит: скажем, электрон в полупроводнике несет всё вместе — и массу, и спин, и заряд.
Попытки найти такое «расщепление душ», открытое теоретиками, разумеется, предпринимались как в эксперименте, так и в результатах численного моделирования. Экспериментальные данные последних нескольких лет вроде бы косвенно подтверждают разделение спина и заряда, однако прямого наблюдения этого эффекта пока еще не было. Численное моделирование больших систем тоже до сих пор не справлялось с задачей.
И вот в статье немецких физиков C. Kollath, U. Schollwock, W. Zwenger, Physical Review Letters, 95, 176401 (17 October 2005) (статья также доступна как cond-mat/0504299) впервые сообщается о наблюдении разделения заряда и спина при точном численном моделировании поведения цепочки из 128 частиц. Применив ряд усовершенствованнных алгоритмов, авторы резко улучшили эффективность вычислений и смогли проследить отклик системы на внешнее возмущение в течение достаточно большого времени. Их взору предстали волновые пакеты, несущие спин и заряд, которые перемещались вдоль цепочки с различной скоростью и спустя некоторое время разделялись в пространстве.
Что касается наблюдения этого явления в эксперименте, то, по мнению авторов, оно возможно уже при сегодняшней технологии. В конце своей статьи немцы вкратце описывают методику эксперимента с квазиодномерным газом холодных атомов, который сможет заметить это «раздвоение личности» у квазичастиц.
Игорь Иванов
|
Последние новости: Физика, Игорь Иванов
Астрономические наблюдения недели
Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):
Новости науки по темам:
антропология,
археология,
астрономическая научная картинка дня,
астрономия,
биология,
биотехнологии,
генетика,
геология,
затмения,
информационные технологии,
космос,
лингвистика,
математика,
медицина,
нанотехнологии,
наука в России,
наука и общество,
Нобелевские премии,
палеонтология,
психология,
технологии,
физика,
химия,
эволюция,
экология,
энергетика,
этология
Новости науки по авторам:
Дарья Баранова,
Вера Башмакова,
Александр Бердичевский,
Максим Борисов,
Варвара Веденина,
Александр Венедюхин,
Михаил Волович,
Алексей Гиляров,
Николай Горностаев,
Юрий Ерин,
Анастасия Еськова,
Дмитрий Замолодчиков,
Игорь Иванов,
Мария Кирсанова,
Дмитрий Кирюхин,
Александр Козловский,
Алексей Левин,
Андрей Логинов,
Лейла Мамирова,
Александр Марков,
Мария Медникова,
Вадим Мокиевский,
Максим Нагорных,
Елена Наймарк,
Петр Петров,
Александр Пиперски,
Константин Попадьин,
Сергей Попов,
Роман Ракитов,
Татьяна Романовская,
Александр Самардак,
Александр Сергеев,
Андрей Сидоренко,
Даниил Смирнов,
Любовь Стрельникова,
Алексей Тимошенко,
Мария Шнырёва
Новости науки по месяцам: 2012 II, I
2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
Научные новости у наших партнеров:
«Биомолекула», «В мире науки», «Вокруг света», Газета.ру, Грани.ру, Лента.ру, «Наука и жизнь», «Популярная механика», Gzt.ru
|  | |
Подробнее
e-mail: 
