Японские ученые объяснили важный физический парадокс

Графен — это двумерная модификация углерода. Проще всего это вещество представить как плоский ковер, который состоит из атомов углерода, расположенных в форме правильных шестиугольников. 

Источник: Wikimedia // AlexanderAlUS 

В связи с графеном ученых по всему миру давно уже мучил один вопрос. По этому «ковру» бегают электроны с отрицательным зарядом и их античастицы — позитроны, обладающие положительным зарядом. При столкновении электрона и позитрона может случиться взаимоуничтожение со вспышкой света, либо же ускорение получит случайная частица, которая в момент столкновения находилась рядом. 

Из-за последнего механизма, который также называют оже-рекомбинацией, сильно страдают мощности современных аппаратов, использующих проводники — например, лазеров. Грубо говоря, при учащении столкновений электрона и позитрона света выделяется не так много как хотелось бы — часть энергии уходит в рамках оже-рекомбинации. 

Открытие графена стало своего рода революционным — двумерная структура этого углерода должна была исключить возможность оже-рекомбинации. Однако опыты показали, что это не так — и ученые не могли объяснить почему света все равно выделяется мало. Это удалось сделать лишь группе ученых из Японии и России, которые объяснили процесс с помощью положений квантовой физики. Если рассматривать электрон не как единое целое, а как некое облако, то законы классической физики могут нарушаться. Именно этой особенностью частиц и был обусловлен парадокс.

Открытие исследователей из Университета Тохоку имеет важное практическое значение. Осознав механизм потери энергии в графене, ученые смогут разработать специальные технологии, которые все-таки позволят значительно увеличить мощности современных лазеров. 

Ранее Пятый канал рассказывал, что ученые создали уникальное токопроводящее волокно.