Dropleton Quântico: Estranha Nova Partícula Atua Como Líquido

O seguinte artigo divulgado no site Livescience.com, informando sobre partícula chamada de dropleton ou gota quântica que é uma quasipartícula artificial, constituindo uma coleção de elétrons e lugares sem eles no interior de um semi-condutor.

Veja:

Os físicos criaram as novas partículas dropleton com pulsos laswer
rápidos. Crédito: Brad Baxley

Os físicos podem passar anos em busca de novas partículas para iluminar aspectos das leis da natureza, mas uma equipe internacional decidiu em vez de fazer suas próprias partículas.

Chamada de dropleton ou gota quântica, a “partícula” recém-criada é realmente um breve conjunto de elétrons e cargas positivas chamadas de “buracos”. Como outras chamadas quasipartículas, dropletons agem como partículas individuais.

Na Universidade de Marburg, na Alemanha, e do Instituto Conjunto para Laboratório de Astrofísica da Universidade do Colorado, os pesquisadores fizeram uma aglomeração de elétrons e buracos que era maior do que qualquer outro criado antes - 200 nanômetros, ou bilionésimos de metro, em frente. Que é quase suficientemente grande para ver com um bom microscópio, cerca de 1-50 a espessura de uma fibra de algodão. Até agora, os físicos criaram grupos de dois pares de elétrons e buracos, mas nunca como uma aglomeração que poderiam formar esta gota quântica como líquido ou dropleton. [Wacky Física: as mais legalis e Ppequenas partículas na natureza]

Estes dropletons comportar de acordo com as regras da física quântica, e que significa que os cientistas podem usar as partículas para investigar como a luz interage com a matéria - um processo também regido por regras quânticas.

Porque os dropletons são tão grandes, em termos de partículas, eles também podem ajudar os físicos a localizar os limites entre o mundo quântico do muito pequeno e do mundo clássico da escala humana, os físicos relatam na edição 27 de fevereiro da revista Nature.

Fazendo um dropleton

Para fazer o dropleton, Mackillo Kira, um professor de física na Universidade Philipps, e seus colegas do Instituto Conjunto para Laboratory Astrophysics em Colorado dispararam pulsos rápidos de um laser extremamente poderoso em um bloco de arseneto de gálio, o mesmo material utilizado em diodos emissores de luz vermelha (LEDs). Cada pulso durou menos de 100 femtossegundos, ou bilionésimos de um bilionésimo de segundo. Quando a luz bateu o arseneto de gálio, os átomos libertados, ou animado, os elétrons, que se movia em torno do arsenieto de gálio como um gás ou plasma. Quando os elétrons carregados negativamente encerrado seus lugares ao redor dos átomos, que deixaram as regiões de carga positiva, chamada de buracos.

“Em certo sentido, [dropletons] são partículas cujas propriedades são em grande parte determinada pelo ambiente, o que os torna tão emocionante”, disse Kira ao Livescience em um email. Por exemplo, os semicondutores funcionam melhor, Kira disse, porque a forma como seus elétrons são organizados torna mais fácil de excitá-los.

Desde que o dropleton é uma partícula artificial, que contém um número de elétrons, ele age algo como um elétron super-dimensionados. Essa propriedade significa que físicos poderiam essencialmente modificar o tamanho de um elétron para experiências. “Isso nos permite projetar ... Uma massa feita pelo homem para um elétron em vez da constante universal medido no espaço livre”, disse Kira ao Livescience em um email.

Dois-a-dois

De todas as partículas de elétron-buraco que foram criadas, esta é a primeira a ocupar pares suficientes para formar uma gota de líquido semelhante. [Esculturas líquidos: fotografias deslumbrantes de queda das gotas]

Electrons e buracos, com cargas opostas, tendem a formar pares, chamados excitons. Estes pares são familiares para qualquer pessoa que tenha utilizado alguns tipos de painéis solares, que empregam materiais especiais para separar os pares elétron-buraco, liberando elétrons e geração atual.

No entanto, os excitons neste experimento foram muito mais energético. Eles tinham tanta energia que eles se agregam em grupos, como se fossem gotas de água agarrado-se juntos. Nesse ponto, eles já não eram excitons ligados em pares - eram dropletons.

Os elétrons, desacoplado de buracos individuais, formou uma espécie de pé padrão de onda em torno deles. É parecido com os padrões que as moléculas comuns faz em líquidos (acho que de uma pedra atirada na água e a ondulação padrão criada), disse Kira.

Dropletons não duram muito tempo, apenas 25 picossegundos, ou bilionésimos de segundo. Mas isso é realmente um tempo relativamente longo em termos de processos quânticos-físico.

Kira acrescentou que o trabalho sugere várias experiências interessantes. Por exemplo, os fótons que excitam os elétrons para formar dropletons se enroscar com os pares de exciton individuais. Isso significa que é possível estudar tais interações, uma área contínua de pesquisa.

Além disso, porque dropletons envolve-se com os fótons usados ​​para fazer os quasipartículas, os físicos podem usá-los para estudar o armazenamento de estados quânticos - potencialmente útil na concepção de dispositivos de comunicações baseadas em quantum em que tais estados servem como os bits de informações.

“A compreensão física básica obtida a partir destes estudos pode melhorar a nossa capacidade de projetar racionalmente dispositivos optoeletrônicos”, como de fibra óptica equipamentos de comunicação, disse ele.

Fonte: http://www.livescience.com