{"id":3260,"date":"2010-06-05T16:26:30","date_gmt":"2010-06-05T13:26:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=3260"},"modified":"2010-06-25T14:57:12","modified_gmt":"2010-06-25T11:57:12","slug":"esimesed-kujutised-rasketest-elektronidest","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=3260","title":{"rendered":"Esimesed kujutised rasketest elektronidest"},"content":{"rendered":"
\u00a0<\/strong><\/div>\n

Kristalli elektronide asetuse ja vastastikm\u00f5ju j\u00e4lgimiseks loodud spetsiaalse mikroskoobi abil said teadlased hiljuti esimesed kujutised elektronidest, mil tundub teatud\u00a0ekstreemsete tingimuste korral olevat erakordselt suur mass. See tehnika paljastab ebahariliku faasi\u00fclemineku p\u00f5hjuse \u00fches kindlas materjalis ning avab ukse teistelegi\u00a0 nn. raskete fermionide omaduste ja funktsioonide\u00a0uurimust\u00f6\u00f6dele. Antud uurimus viidi l\u00e4bi Brookhaveni Riiklikus Laboratooriumis, McMaster’i \u00dclikoolis ning Los Alamose Riiklikus Laboratooriumis, teadust\u00f6\u00f6 tulemused kajastusid ajakirja Nature<\/em> 3. juuni v\u00e4ljaandes.<\/strong>,,F\u00fc\u00fcsikud on juba\u00a0pea 30 v\u00f5i 40 aastat\u00a0olnud huvitatud raskete fermionide k\u00fcsimusest: miks need elektronid k\u00e4ituvad kindlates tingimustes nagu nad oleksid sadu v\u00f5i tuhandeidki kordi raskemad,” s\u00f5nas \u00fcks uurimuse juhte Seamus Davis<\/strong>, f\u00fc\u00fcsik Brookhaveni Laboratooriumis ning f\u00fc\u00fcsikaprofessor\u00a0Cornelli \u00dclikoolis<\/strong>. Raskete fermionide k\u00e4itumise m\u00f5istmine avaks tee uute materjalide v\u00e4ljat\u00f6\u00f6tamiseks k\u00f5rgtemperatuuri \u00fclijuhtidele. \u00dclijuhtivuse korral toimub voolu juhtimine ilma energiakadudeta.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Sellel skemaatilisel joonisel on \u00fcksikud elektronid(valged sf\u00e4\u00e4rid) URu2Si1 kristallis liikudes vastastikm\u00f5jus uraani aatomitega(kujutatud kollaste ja siniste f-eletroni orbitaalidena uraani aatomis). Need vastasm\u00f5jud takistavad m\u00e4rgatavalt elektronide liikumist, mist\u00f5ttu paistab, et neil on tohutu suur mass - efekt, millest antud uurimust\u00f6\u00f6s saadi esimesed kujutised.<\/p><\/div>\n

Antud uurimuses\u00a0pildistasid teadlased uraanist, ruteeniumist ja r\u00e4nist koosneva materjali elektroonilisi omadusi, materjal ise on juba\u00a025 aastat olnud\u00a0teadusm\u00fcsteeriumiks. Selles McMasteri \u00dclikoolis Graeme Luke<\/strong>‘i t\u00f6\u00f6r\u00fchma poolt s\u00fcnteesitud materjalis hakkavad raskete fermionide efektid ilmnema materjali jahutamisel alla 55 Kelvini(-218 \u00b0C). Temperatuuril alla 17,5 Kelvini toimub veelgi ebatavalisem faasi\u00fcleminek.<\/p>\n

Varem arvati, et selline madalatel temperatuuridel toimuv faasi\u00fcleminek tuleneb mingist seesmisest korraldusest. Ei suudetud teha vahet, kas see on seotud lainena k\u00e4ituvate elektronide kollektiivse k\u00e4itumise v\u00f5i \u00fcksikute elektronide vastasm\u00f5just uraani aatomitega. Alexander Balatsky<\/strong>, teoreetiline f\u00fc\u00fcsik Los Alamoses, pakkus v\u00e4lja viisi selle probleemi uurimiseks.<\/p>\n

Tema juhendeid j\u00e4rgides kasutas Davis’e t\u00f6\u00f6r\u00fchm selleks spetsiaalselt disainitud tehnikat,\u00a0mille abil sai\u00a0visualiseerida elektronide k\u00e4itumist ning seel\u00e4bi ‘n\u00e4ha,’ mida elektronid m\u00fcstilisel\u00a0faasi\u00fcleminekul tegid. See tehnika, spektroskoopiline kujutav-skaneeriv tunnelmikroskoopia<\/a>(spectroscopic imaging scanning tunneling microscopy, SI-STM), m\u00f5\u00f5dab materjali pinnal asuvate elektronide lainepikkuse s\u00f5ltuvust nenede energiast.<\/p>\n

,,Kui kujutada ette lendamist \u00fcle veekogu, kus seisulained liiguvad \u00fcles ja alla, kuid ei liigu kalda suunas,” s\u00f5nas Davis. ,,Kui m\u00f6\u00f6duda laine paisust, saab vett puudutada, kui s\u00f5lmedest, siis seda teha ei saa. See on sarnane meie mikroskoobi t\u00f6\u00f6viisile. See annab teada kui paljud elektronid materjali igas pinnapunktis suudavad ‘h\u00fcpata’ mikroskoobi terani.<\/p>\n

Lainepikkuste ja energiate m\u00f5\u00f5tmistest saavad teadlased arvutada elektronide efektiivse massi.<\/p>\n

,,See meetod n\u00e4itab, et meil on tegu v\u00e4ga raskete elektronidega v\u00f5i siis elektronidega, mis k\u00e4ituvad nagu nad oleksid eriti rasked, sest mingil p\u00f5hjusel nende liikumine aeglustub,” selgitas Davis.<\/p>\n

Raskete elektronide omaduste detekteerimine allpool teist \u00fcleminekutemperatuuri t\u00f5estab eksperimentaalselt, et elektronid on pigem vastastikm\u00f5jus uraaniga, kui et k\u00e4ituvad lainena.<\/p>\n

Selle visualiseerimiseks v\u00f5ib ette kujutada jalgpallimeeskonda jooksmas v\u00e4ljakul p\u00e4rast lahtil\u00f6\u00f6ki. Kui iga m\u00e4ngija oleks vaba jooksmaks takistamatult, paistaks, et kogu meeskond k\u00e4itub kui v\u00f5rdlemisi s\u00f5ltumatutest ‘elektronidest’ koosnev laine. Kui kui kujutada hoopiski ette, et igale poole \u00fcle platsi on asetatud toole ning iga m\u00e4ngija peab tooli juurde j\u00f5udes enne j\u00e4tkamist sellel korraks istuma. Sellisel juhul on toolid uraani aatomite analoogiks. Toolide ja m\u00e4ngijate(ehk siis elektronide ja uraani aatomite)\u00a0vaheline vastasm\u00f5ju aeglustab silmn\u00e4htavalt m\u00e4ngu k\u00e4iku.<\/p>\n

Uraanist materjali puhul kestab elektronide aeglustumine k\u00f5igest murdosa sekundi iga uraani aatomi juures. Kuid et kineetiline energia ja mass on matemaatilises s\u00f5ltuvuses, paistab aeglustumise t\u00f5ttu, et elektronid on vabadest elektronidest palju massiivsemad.<\/p>\n

Lisaks nende vastastikm\u00f5jude – sisemiste korralduste – paljastamisele uuraanist materjalis, demonstreerib Davis’e uurimus, et SI-STM tehnikat saab kasutada raskete elektronide uurimiseks.\u00a0 See aga avab ukse fenomeni uurimise ja visualiseerimise uutele viisidele.<\/p>\n

,,Rasked fermionid on siiski nii mitmeski aspektis m\u00fcstilised ning meie kui teadlaste t\u00f6\u00f6 on nendele k\u00fcsimustele lahendus leida,” l\u00f5petas Davis.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u00a0 Kristalli elektronide asetuse ja vastastikm\u00f5ju j\u00e4lgimiseks loodud spetsiaalse mikroskoobi abil said teadlased hiljuti esimesed kujutised elektronidest, mil tundub teatud\u00a0ekstreemsete tingimuste korral olevat erakordselt suur mass. See tehnika paljastab ebahariliku faasi\u00fclemineku p\u00f5hjuse \u00fches kindlas materjalis ning avab ukse teistelegi\u00a0 nn. raskete fermionide omaduste ja funktsioonide\u00a0uurimust\u00f6\u00f6dele. Antud uurimus viidi l\u00e4bi Brookhaveni Riiklikus Laboratooriumis, McMaster’i \u00dclikoolis ning […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[31,16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-3260","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-rakenduslik-teadus","7":"category-teadusuudis","8":"entry","9":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/3260","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=3260"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/3260\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=3260"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=3260"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=3260"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}