Физики нашли «металл», электроны в котором ведут себя как вода

Американские физики, а также их российско-британские коллеги, раскрыли еще одно необычное свойство графена — оказалось, что электроны в «нобелевском углероде» ведут себя как релятивистская жидкость, а не как поток независимых и сталкивающихся друг с другом частиц.i class=»fullscreen_icon»>

. Графен, «нобелевская» форма углерода, оказался уникальным «металлом», электроны в котором ведут себя при движении с почти скоростью света так же, как молекулы воды, что поможет физикам проникнуть в тайны теории струн и черных дыр, не «ныряя» в эти объекты, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Та физика, которую мы сегодня открываем, изучая черные дыры и теорию струн, проявляет себя в полной мере в графене. Нам удалось найти и описать в теории первый в мире пример того, как электронная «жидкость» может двигаться с околосветовой скоростью внутри металла», — заявил Эндрю Лукас (Andrew Lucas) из Гарвардского университета (США).

Лукас и его коллеги раскрыли еще одно крайне необычное физическое свойство графена, которое физикам еще предстоит объяснить, пытаясь создать сверхчистые образцы этого «нобелевского углерода» для других опытов.

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. Он отличается высокой прочностью и уникальными электрическими свойствами. За создание графена выходцам из России Константину Новоселову и Андрею Гейму была присуждена Нобелевская премия 2010 года по физике.

Как рассказывает Лукас, свойства графена очень сильно меняются, если на его поверхности появляются примеси или деформации, что мешает изучению его уникальных свойств и раскрытию их природы. Пытаясь вырастить сверхчистые образцы этой формы углерода, группа Лукаса параллельно пыталась понять, сталкиваются ли электроны в листах графена между собой.

Эти столкновения, как считали физики, должны были породить вспышки тепла, которые ученые искали, используя специальные «термометры», позволявшие им находить даже самые небольшие отличия в уровне тепла.

Данные наблюдения раскрыли потрясающий и совершенно неожиданный феномен – оказалось, что электроны, обычно движущиеся через лист графена с околосветовой скоростью, не просто сталкиваются между собой, а ведут себя, как поток молекул воды.

Это проявлялось в том, что электроны в графене достаточно сильно взаимодействуют между собой, чего никогда не происходит внутри обычных металлов и прочих веществ. Подобное поведение характерно для молекул воды и других жидкостей, чьи компоненты связаны между собой относительно слабыми, но связями.

Подобное поведение, как считают сегодня космологи и ученые, занимающиеся физикой высоких энергий, характерно для материи, поглощаемой черными дырами и другими сверхкомпактными объектами и при этом оно противоречит ряду законов квантовой и классической физики. Таким образом, дальнейшее изучение поведения «рек» электронов в графене может помочь физикам раскрыть тайны устройства и жизни черных дыр, не выходя из лаборатории, заключают ученые.

В этом же выпуске журнала Science к похожим, но несколько другим выводам пришла группа британских и российских физиков под руководством Гейма, которые исследовали свойства электронов в листах графена при сверхнизких температурах. Они тоже заключили, что электроны в графене ведут себя скорее как жидкость, чем как индивидуальные элементарные частицы.

Источник: ria.ru