當電子流過導體時——例如手機充電器中的銅線或筆記本電腦電路板上的硅芯片——它們會與材料雜質(zhì)碰撞，并以微小的原子狂潮相互碰撞。它們與雜質(zhì)的相互作用是眾所周知的。
然而，雖然了解電子如何相互作用是了解物理學的基礎，但事實證明，測量這些相互作用的強度對物理學家來說是一個棘手的挑戰(zhàn)。
由弗吉尼亞理工大學研究人員領導的一個團隊發(fā)現(xiàn)，通過創(chuàng)造一組特定的條件，他們可以比以往更精確地量化電子 - 電子相互作用。他們的發(fā)現(xiàn)擴展了現(xiàn)有的物理理論，可用于改進電子設備和量子計算機。他們最近在《自然通訊》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
為了研究電子如何相互作用，該團隊制造了可以產(chǎn)生電子束的微型裝置。他們需要三個特定條件才能得到結果：低溫、使電子在軌道上旋轉(zhuǎn)的磁場以及由普渡大學的合作者提供的超純材料。他們的目標是：觀察電子在遇到其他電子并散射之前會在其軌道上運行多遠。由于該設備是由超純材料制成的，該團隊知道沒有任何其他變量會導致散射——他們可以目睹電子相互作用而沒有任何混雜變量。
“通常發(fā)生在有規(guī)律的，不純的半導體是電子經(jīng)歷如此多的沖突與雜質(zhì)，你根本不知道電子-電子相互作用實際上做了什么，說：”讓Heremans，在一個教授說物理系的學院科學。“但是當你去除這些雜質(zhì)時，你會得到一種超純材料，突然間那些電子-電子相互作用變得明顯。如此巨大的效應讓我們有點驚訝——我們可以用它來量化電子相互作用。”
然而，這并不是團隊遇到的唯一驚喜?？茖W家最近發(fā)現(xiàn)，在某些材料和條件下，電子群會集體流動，其行為類似于液體。紐約特洛伊倫斯勒理工學院的項目合作者使用高性能計算機模擬了電子群的流動方式。他們的圖像顯示，電子流入漩渦，就像漩渦一樣——這種行為在有磁場的情況下還有待記錄。
“即使電子之間的相互作用非常微弱，漩渦實際上仍然存在，”該研究的主要作者、博士生阿德布特·古普塔 (Adbhut Gupta) 說。賀爾曼實驗室的候選人。“在這一點上，對于弱相互作用極限中的這種集體行為知之甚少。這是一種新現(xiàn)象，單個粒子不會表現(xiàn)出來。我們的實驗是第一個暗示這種集體行為的實驗。”
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