Физики нашли квантовую «пуповину» между металлами и изоляторами
Ученым удалось объяснить эффект «квантовой пуповины» — явления, при котором одному импульсу электрона могут соответствовать несколько энергий. Эффект «квантовой пуповины» расширяет и дополняет наше понимание физики твердого тела и зонной теории.
Согласно квантовой теории, электроны в атомах могут занимать только строго определенные уровни энергии, между которыми существуют запрещенные зоны. В твердых телах, состоящих из множества атомов, ситуация становится сложнее: электроны формируют разрешенные и запрещенные энергетические зоны.
В металлах, где электроны могут свободно перемещаться, разрешенная и запрещенные зоны перекрывают друг друга. В изоляторах, наоборот, широкие запрещенные зоны блокируют движение электронов, а материал не может проводить электричество.
Важны как энергия, так и импульс (или скорость) электронов: электрон может принимать различные значения импульса. Значит, его энергия тоже меняется, но только в определенном диапазоне. Чтобы перейти из одного разрешенного диапазона энергии в другой, электрону нужна дополнительная энергия из внешних источников.
Как именно распределяются эти энергетические зоны, зависит от материала и силы взаимодействия между электронами. Эту силу можно контролировать, изменяя состав материала легированием — введением примесей атомов другого типа.
Исследователи из Венского технического университета (TU Wien) обнаружили универсальное явление, связанное с переходами между квантовыми состояниями в твердых телах. Выяснилось, что при изменении силы взаимодействия между электронами одна разрешенная зона энергии может разделиться на две.
Однако в процессе разделения эти две зоны остаются связаны своеобразной квантовой «пуповиной». В большинстве случаев электрон должен выбрать одну из зон, но существует одна особая точка величины импульса электрона, где возможен широкий диапазон значений энергии, соединяющий обе зоны.
Эффект «квантовой пуповины» наблюдали ранее, но его причины оставались неясными. Теперь ученым удалось доказать, что это явление закономерно и можно определить условия, при которых пуповина возникает. Открытие физиков вводит новую категорию состояний в твердых телах, находящихся между проводниками и изоляторами. Научная работа опубликована в журнале Nature Communications.
«Наши результаты показали, что „пуповина“ должна возникать естественным образом при разделении энергетических зон. Это открывает новый взгляд на свойства материалов, которые могут быть полезны для создания новых технологий», — отметил профессор физики Карстен Хельд (Karsten Held).
Telegram 
Дзен 
VK Рост средней продолжительности жизни и старение населения формируют новые требования к системе государственного планирования. Для обоснованного распределения ресурсов в сфере здравоохранения, пенсионного обеспечения и социальной поддержки необходимы достоверные данные о возрастной структуре общества. Сегодня для этого применяют специальные математические модели, позволяющие прогнозировать изменения. Проблема в том, что их создавали еще в прошлом веке. Они не учитывают существующие демографические закономерности и улучшение качества современной жизни. Их использование часто ведет к значительным погрешностям в расчетах, что, в свою очередь, делает невозможным своевременное перераспределение бюджетных средств между ключевыми государственными структурами. Ученые Пермского Политеха предложили новую модель для прогнозирования продолжительности жизни, которая работает с точностью 99,7%. Ее можно применять для планирования в сфере здравоохранения, пенсионного обеспечения и социальной поддержки.
Пик массовых расстрелов и смертей в результате суицида приходится на одно и то же время года. К такому выводу пришли медики, проанализировав данные о тысячах подобных трагедий в США за восемь лет.
Новый эксперимент показал, что собаки далеко не всегда готовы помогать людям бескорыстно. Ожидание вкусной награды влияет на поведение этих животных гораздо сильнее.
Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.
Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.
Сегодня на земле существует примерно 7500 языков, однако ученые давно подозревали, что в прошлом их было значительно больше. Международная группа лингвистов реконструировала историю языкового разнообразия за последние 12 тысяч лет и пришла к выводу, что человечество уже пережило «золотой век» языков, после которого их число начало быстро сокращаться.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии