Visualización de la dinámica de electrones en helio líquido por primera vez

Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Lancaster ha descubierto cómo los electrones pueden deslizarse rápidamente de un lado a otro a través de una superficie cuántica cuando son impulsados ​​por fuerzas externas.

La investigación, publicada en Revisión física Bha permitido la visualización del movimiento de electrones en helio líquido por primera vez.

Los experimentos, realizados en Riken, Japón, por Kostyantyn Nasyedkin (ahora en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, EE. UU.) en el laboratorio de Kimitoshi Kono (ahora en la Universidad Yang Ming Chiao Tung de Taiwán) detectaron oscilaciones inusuales cuyas frecuencias variaban en el tiempo. Aunque no estaba claro cómo se movían los electrones en la oscuridad y el frío extremo en el fondo del criostato, era evidente que las variaciones temporales eran muy parecidas a las observadas en los sistemas vivos.

El profesor Kono dijo: «A temperaturas muy bajas, la superficie del helio líquido es un lugar excepcionalmente resbaladizo. Allí suceden cosas interesantes, y es importante debido al potencial de la computación cuántica que utiliza electrones en la superficie del helio».

«Tales electrones se mueven muy fácilmente porque, con una superficie resbaladiza debajo y un vacío arriba, no hay nada que los frene».

Los datos de Riken se analizaron en la Universidad de Lancaster utilizando métodos desarrollados por la profesora Aneta Stefanovska y su grupo, principalmente para aplicaciones biológicas. Doctorado en Lancaster el estudiante Hala Siddiq (ahora en la Universidad de Jazan, Arabia Saudita) aplicó estos métodos. Ella y su supervisor principal, el profesor Stefanovska, interpretaron los resultados en colaboración con el equipo de Riken y los expertos de Lancaster en física de bajas temperaturas, Dmitry Zmeev, Yuri Pashkin y Peter McClintock.

El trabajo ha permitido visualizar el movimiento de los electrones, mostrando cómo se deslizan en patrones de movimiento parcialmente circulares y parcialmente radiales en el vacío sobre la superficie del líquido. Una complicación adicional revelada por el análisis de Siddiq es que la superficie misma se mueve suavemente hacia arriba y hacia abajo en un movimiento vertical. Además, sus resultados indican una combinación de dinámica cuántica y clásica.

El profesor Stefanovska dijo: «La apreciación de estas características será importante para las aplicaciones prácticas en amplias áreas de la física, las ciencias de la vida e incluso la sociología. Es decir, proporcionan un ejemplo paradigmático para la física de los sistemas no aislados y para las matemáticas de los sistemas no aislados». sistemas autónomos Además, el modelo experimental se puede utilizar para estudiar las propiedades de los sistemas vivos y sistemas técnicos o sociales similares, de una manera muy controlada».