Российские и японские физики совместно раскрыли тайну «парадоксальных» свойств графена. Они выяснили, каким образом электрические аналоги частиц и античастиц внутри этого материала могут уничтожать друг друга, без нарушения физических законов.
По словам сотрудника Московского Физтеха в Долгопрудном Дмитрия Свинцова, задача изначально была похожа на математическую головоломку, поскольку законы сохранения энергии разрешают рекомбинацию только если все частицы движутся в одну сторону, но вероятность подобного события стремится к нулю.
Ученые решили перейти в своих расчетах от абстрактной математики к квантовой физике, где частица не имеет строго определенной энергии.
Полупроводниковые материалы содержат некоторое количество свободных электронов, и их виртуальных антиподов - «дырок», областей пространства, заряженных положительно. Электроны и «дырки» способны мигрировать по материалу, сталкиваясь друг с другом и взаимодействуя иными путями.
В результате, эти взаимодействия не отличаются от того, что происходит при столкновении материи и антиматерии – к взаимному «уничтожению», но высвобождаемая энергия почему-то исчезала.
Дело в том, что в соответствии с законами квантовой физики электрон представляет собой не «точечную», а «облако», которое покрывает большую область, в каждой из точек которой он одновременно находится.
В результате, законы сохранения импульса и энергии могут «нарушаться».
Фото: Пресс-служба МФТИ