Международная команда ученых впервые экспериментально подтвердила существование эффекта Швингера — процесса образования элементарных частиц в вакууме под воздействием сверхсильных электрических или магнитных полей. Впервые эффект был теоретически предсказан еще 70 лет назад. Ранее считалось, что это явление возможно только в космосе, однако авторы продемонстрировали его внутри графеновых структур. Статья опубликована в журнале Science.
Вакуум принято считать совершенно пустым пространством, в котором нет материи или частиц. Однако 70 лет назад американский физик и лауреат Нобелевской премии Джулиан Швингер предсказал, что интенсивные электрические или магнитные поля могут спонтанно создавать в вакууме элементарные частицы. Для этого потребуются действительно огромные силы, которые могут существовать только в космосе в магнитных полях магнетаров или возникать во время высокоэнергетических столкновений заряженных ядер. Экспериментальное подтверждение этих теоретических предсказаний давно интересовало физиков.
Теперь международная команда ученых, возглавляемая другим лауреатом Нобелевской премии, Андреем Геймом, использовала графен для имитации эффекта Швингера. Ученые создали из графена особые структуры — сужения и сверхрешетки, в которых им удалось получить чрезвычайно сильные электрические поля. Так физики наблюдали образование пар электронов и дырок — квазичастиц, носителей положительного заряда в полупроводниках.
Ученые также впервые наблюдали еще один необычный высокоэнергетический процесс, который пока не имеет аналогов ни в физике элементарных частиц, ни в астрофизике. Когда они заполнили вакуум внутри графеновых структур электронами и разогнали их до максимальной возможной в этой среде скорости, электрический ток превысил допустимый правилами физики конденсированного состояния. Природу этого эффекта авторы объясняли самопроизвольной генерацией дополнительных дырок.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
