Enligt teorin om kvantmekanik kan partiklar uppvisa både partikelliknande och vågliknande egenskaper, känd som våg-partikeldualitet. Detta koncept har experimentellt demonstrerats för många fysiska enheter, inklusive fotoner, som kan bete sig som både partiklar (fotoner) och vågor (ljus).
I en ny studie, publicerad i tidskriften Nature Physics, rapporterar forskare från University of Glasgow i Skottland experimentella observationer av elektroner som beter sig på ett liknande paradoxalt sätt. De fann att elektroner kan existera som tunga, långsamt rörliga partiklar och även som lättare, snabbare rörliga partiklar på samma gång. Denna dubbla natur av elektroner har aldrig observerats tidigare och erbjuder en lockande inblick i kvantmekanikens gåtfulla värld.
Forskargruppen, ledd av Dr. Daragh McLoughlin, använde en kombination av ultrasnabb laserteknik och avancerade avbildningstekniker för att undersöka beteendet hos elektroner i material i nanoskala. De observerade att när elektroner är inneslutna i ett material kan deras egenskaper avvika från deras typiska egenskaper.
Specifikt fann forskarna att elektroner kan bete sig som om de har fått betydande massa när de är begränsade till ett litet område i rymden. Detta står i skarp kontrast till deras typiska beteende som fritt rörliga partiklar. Men när samma elektroner fick färdas genom ett större utrymme, uppvisade de lättare massa och rörde sig med ökad hastighet.
Detta extraordinära fenomen med elektrondualitet skulle kunna ge värdefulla insikter om att förstå supraledning vid hög temperatur, där material kan leda elektricitet nästan utan motstånd vid mycket låga temperaturer. Detta fenomen är fortfarande inte helt förstått, och man tror att elektronernas kvantbeteende spelar en avgörande roll i det.
Genom att studera elektronernas dubbla natur och deras ovanliga egenskaper när de är instängda i material, kan forskare upptäcka nya strategier för att manipulera och utnyttja dessa beteenden för potentiella tillämpningar inom kvantberäkning, nanoskalaelektronik och andra banbrytande teknologier.
