Bir manyetik alanda hareket eden elektronlar için henüz en iyi anlayış ortaya konamadı. Bu parçacıkların davranışı klasik fiziğin öngördüğünden güçlü bir şekilde farklıdır ama kuantum mekaniksel teori ile uyumludur. Belirli bir frekansta düzgün olarak dönmesi yerine, uluslararası bir araştırmacı grubu bir manyetik alandaki elektronların üç farklı frekansta kendi kuantum özelliklerine bağlı olarak dönebildiklerini buldu.
Klasik fiziğe göre, elektronlar siklotron frekansı olarak bilinen tek bir frekansla manyetik alan yönünde dönmesi gerekir. Ancak Vienna Teknoloji Üniversitesi’nde fizikçi Peter Schattschneider ve çalışma arkadaşlarının yaptığı deneylerde, araştırmacılar bu tahmin edilenin tersine manyetik alanda hareket eden elektronların siklotron frekansı, sıfır frekansı ve Larmor frekansı adı verilen dönme frekanslarında döndüklerini buldular.
Araştırma grubu elektronların Landau durumlarını doğrudan gözlemlemediler. Bunun yerine, araştırmacılar elektron girdap demetlerini oluşturmak için bir aktarmalı elektron mikroskopunu kullandılar. Bu elektron girdap demetlerinin dönme davranışları Landau durumlarını andıracak şekilde şekillenir. Schattschneider’e göre “Bir elektron girdap demetinde, elektronlar bir hortumdaki hava moleküllerine benzer olarak bir ortak merkez etrafında girdap gibi dönerler. Tipik olarak, dönen elektronların bu demeti dönme ekseni boyunca hareket ederler, böylece bir helezon boyunca hareket etmiş olurlar.”
Araştırmaclara göre elektronların bu dönme dinamiğinin daha karmaşık ve bilinenden daha ilginç olması, bu yeni bulguların teknoloji için pratik etkilere sahip olabileceğini gösteriyor.
Bu çalışmaların manyetik alanlar ve madde arasındaki hassas etkileşimin daha iyi anlaşılması ve yeni anlayışlara yol açmasını bekleyen araştırmacılar, sensörler ve bellek aygıtları gibi teknolojilerin bir gün daha fazla gelişimine katkıda bulunmasını umuyorlar. Diğer taraftan bu araştırmanın bulguları Fizik-2 kitaplarını değiştirecek gibi görünüyor.
Gökhan Atmaca, MSc. facebook.com/anadoluca | twitter.com/kuarkatmaca
Kaynak:
Ker Than, Electrons in magnetic field reveal surprises, Physics World, Aug 14.
