Spin-laddningsseparation

I fysik för kondenserad materia , är spin-laddning-separation ett ovanligt beteende hos elektroner i vissa material där de "delas" i tre oberoende partiklar, spinon , orbiton och holon (eller chargon). Elektronen kan teoretiskt sett alltid betraktas som ett bundet tillstånd av de tre, där spinonen bär elektronens spinn , orbitonen bär den orbitala frihetsgraden och laddningen som bär laddningen , men under vissa förhållanden kan de uppträda som oberoende kvasipartiklar .

Teorin om spin-laddning-separation har sitt ursprung i arbetet av Sin-Itiro Tomonaga som utvecklade en ungefärlig metod för att behandla endimensionella interagerande kvantsystem 1950. Denna utvecklades sedan av Joaquin Mazdak Luttinger 1963 med en exakt lösbar modell som visade spinn –laddningsseparering. År 1981 F. Duncan M. Haldane Luttingers modell till Tomonaga- Luttingers vätskekoncept, varvid fysiken i Luttingers modell teoretiskt visades vara ett allmänt inslag i alla endimensionella metalliska system. Även om Haldane behandlade spinnfria fermioner, var utvidgningen till spin-½ fermioner och tillhörande spin-laddning-separation så tydlig att det utlovade uppföljningspapperet inte dök upp.

Spin-laddningseparation är en av de mest ovanliga manifestationerna av begreppet kvasipartiklar . Denna egenskap är kontraintuitiv, eftersom varken spinonen, med noll laddning och spinnhalva, eller chargonen, med laddning minus ett och noll spin, kan konstrueras som kombinationer av elektronerna, hålen, fononerna och fotonerna som är beståndsdelarna i systemet . Det är ett exempel på fraktionering , fenomenet där kvantumtalen för kvasipartiklarna inte är multiplar av elementarpartiklarnas, utan fraktioner. ^{[ citat behövs ]}

Samma teoretiska idéer har tillämpats inom ramen för ultrakalla atomer . I en tvåkomponents Bose-gas i 1D kan starka interaktioner producera en maximal form av spin-laddning-separation.

Observation

Med utgångspunkt i fysikern F. Duncan M. Haldanes teori från 1981 bevisade experter från universiteten i Cambridge och Birmingham experimentellt 2009 att en massa elektroner som är artificiellt instängda i ett litet utrymme tillsammans kommer att delas upp i spinoner och holoner på grund av intensiteten i deras ömsesidig avstötning (från att ha samma laddning). Ett team av forskare som arbetar vid Advanced Light Source (ALS) vid det amerikanska energidepartementets Lawrence Berkeley National Laboratory observerade toppspektrala strukturer av spin-laddningsseparation tre år tidigare.

externa länkar