Electronii individuali (izolați) sunt considerați particule elementare, adică nu pot fi descompuse în componente. Cu toate acestea, în anii 80 ai secolului trecut, fizicienii teoreticieni sovietici au prezis. că electronii dintr-un lanț unidimensional de atomi pot fi descompuși în trei quasiparticule - un orbiton, un spinon și un holon.
Holonul este responsabil pentru încărcarea cu electroni, spinonul determină rotirea sa. iar orbitonul este poziția orbitală. „Aceste cvasiparticulelor se pot deplasa materialul la viteze diferite, chiar și în direcții diferite“, - adauga profesorul Yeroen van den Brink (Jeroen van den Brink) a Institutului German de materiei condensate și a materialelor (IFW).
Un astfel de fenomen ilogic din punct de vedere al fizicii clasice este posibil datorită naturii undelor electronilor din atom. "Când excităm un electron, el este împărțit în mai multe valuri, fiecare din ele având propria caracteristică a unui electron, dar în afara materialului nu poate exista independent", explică profesorul.
În acest scop, oamenii de știință au trimis un fascicul de fotoni cu raze X la un electron într-o probă unidimensională de cupru de stronțiu (Sr2 CuO3). Cuantele luminii radiației electromagnetice au transferat electronul la starea excitată, au trecut la un nivel de energie mai mare (o altă orbitală a atomului), în timp ce o parte a energiei fotonice a fost absorbită.
Apoi, fluxul de fotoni revine la detectoare. Oamenii de știință determină numărul, energia, impulsul, compara datele obținute cu modelele de calculatoare.
Astfel, sa constatat că, atunci când fotonii se pierd energie în intervalul de la 1,5 la 3,5 eV, spectrul fasciculului obținut similar cu cel care a fost construit într-o simulare pe calculator a separării de electroni proces ORBITON spinon și deplasarea materialului în direcții opuse.
Astfel, fizicienii au obținut mai întâi confirmarea experimentală a separării unei particule elementare în aceste quasiparticule, iar a treia componentă, orbita, a fost de asemenea "prinsă" pentru prima dată.
Cercetătorii consideră că descoperirea lor va contribui la înțelegerea naturii supraconductivității la temperaturi înalte. Există o ipoteză că mișcarea orbitonilor determină proprietatea materialelor, ceea ce este extrem de important pentru aplicarea practică. Acum a fost posibilă testarea acestei ipoteze.
O altă aplicație potențială a descoperirii actuale este crearea de computere cuantice. Folosind proprietățile cuantice ale particulelor, spre deosebire de calculele clasice va produce mai rapid - tranziții orbitale ia femtosecunde (10 -15)! Lucrul cu informația va fi la nivelul spinilor și orbitonilor.
Nu ramane nimic de a "imparti electronul in toate cele trei componente in acelasi timp", concluzioneaza prof. Van den Brink.