AYRILAN ELEKTRONLAR
Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmaya göre; tek bir elektron gözlemlendiği zaman quasi parçacıkları adı verilen iki bağımsız varlığa bölünüyor. Almanya’daki IFW Dresden’in teorik fizikçileri ile İsviçre’deki Paul Scherrer Enstitüsü’nden deneysel fizikçilerin yürüttüğü uluslararası ekip araştırmaları şu bulgulara imza attı.
Bu parçacıklardan her biri, elektrona ait varlığın belirli bir kısmını taşıyor: spinon ismi verilen kısım elektronun spinini (dönüsünü) yani elektronun küçük bir pusula iğnesi gibi davranmasını sağlayan kısmı- ve orbiton denilen kısım ise elektronun çekirdeğin etrafındaki hareketinden kaynaklanan yörüngesel hareketi taşır. Ortaya çıkan bu yeni parçacıklar, bağlı oldukları maddeyi terk edemezler.
Tüm elektronların “dönü” (spin) ismi verilen bir varlıkları bulunur. Başka bir deyişle, bunlar atomik düzeyde küçücük mıknatıslar gibi düşünülebilir ve bu mıknatıslar maddelerin manyetizmasına neden olur. Elektronlar, atomun çekirdeği etrafında belirli bir yol üzerinde döner, buna da elektron “orbitleri” (yörüngeleri) adı verilir. Elektronun quantum fiziği düzeyinde bulunan bu varlıkları (spin ve orbiton), elektrona ilişiktir. Paul Scherrer Enstitüsü’nde gerçekleştirilen bir deneyde, bu varlıklar birbirlerinden ayrılmıştırlar.
Sr2CuO3 bakır oksit bileşeni üzerinde bilim adamları bir deney yapmıştır. Bakır oksitin özelliği, bu madde üzerinde parçacıkların ya ileri ya da geri başka bir deyişle tek yönde hareket etmek zorunda olmalarıdır. Bakır oksit, bu ayırd edici özelliği ile bilinir.
Deneye başlarken, bu beklenti içindeydiler. Parçacıkların tek yönde hareket etmesini umuyorlardır. X ışınları kullanarak yapılan deneyde, elektronlar spinon ve orbiton olarak iki parçaya ayrıldı. Ve birbirlerinden nasıl ayrıldıkları, ilk kez gözlemlendi.
Deneyde, İsveç Işık Kaynağı (SLS)’den X ışınları bakır oksit üzerine ateşlendi. X ışınlarının varlıklarını (enerji ve hızı) madde ile çarpışmadan önce karşılaştırarak, ortaya çıkan yeni parçacıkların izi sürülebildi.
IFW Dresden’deki ekibin başındaki Jeroen van den Brink “ bir süredir, belirli maddelerde, bir elektronun prensipte bölünebileceği biliniyordu, ama bugüne kadar bu bağımsız spinon ve orbitonlara bölünmenin gözle görülür bir kanıtı yoktu. Şimdi onları nerede aramamız gerektiğini bildiğimize göre, bu parçacıkları daha bir çok maddede bulmak zorundayız.”
Elektoronların ayrılmasının gözlemlenmesi, aynı zamanda bir başka çalışma alanına da ışık tutmaktadır: Yüksek-ısı süper iletkenlik. Bakır oksitteki elektronların davranışındaki ve bakır temelli süper iletkenlerdeki benzerlikler nedeniyle, bu sistemlerde elektonların diğer parçacık türlerine parçalanmasını anlamamız yüksek-ısı süper iletkenliği teoride daha iyi anlamamızı sağlayabilir.
Daha fazla bilgi için: Spin-Orbital Separation in the quasi 1D Mott-insulator Sr2CuO3, J. Schlappa, K. Wohlfeld, K. J. Zhou, M. Mourigal, M. W. Haverkort, V. N. Strocov, L. Hozoi, C. Monney, S. Nishimoto, S. Singh, A. Revcolevschi, J.-S. Caux, L. Patthey, H. M. Rønnow, J. van den Brink, and T. Schmitt; Nature, Advance Online Publication, 18.04.2012, DOI: 10.1038/nature10974