Немецкие и американские физики обнаружили в кристаллах некоторых полупроводников ранее неизвестный тип заряженной квазичастицы, так называемую «квантовую каплю», которая представляет собой крупное скопление из носителей заряда и которая ведет себя, как жидкость, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Устройство материи на квантовом уровне является крайне сложным для понимания, из-за чего ученым приходится прибегать к различным ухищрениям для ее изучения.

Одним из примеров этого являются «квазичастицы» — не существующие в реальности объекты, которые «возникают» благодаря взаимодействию некоторых физических процессов внутри материи и которые ведут себя как настоящие частицы.

В их число входят фононы, частицы колебательных движений атомов, и экситоны, «квазиатомы» водорода в полупроводниках. Макилло Кира из университета Магдебурга (Германия) открыла еще одну квазичастицу, изучая квантовые процессы, которые происходят внутри некоторых полупроводников, таких как арсенид галлия (GaAs).

Ученые наблюдали за движением свободных электронов, «дырок» и экситонов при помощи мощного лазера, который «подсвечивал» полупроводник на протяжении триллионных долей секунды. Это позволило им рассмотреть, что происходит внутри фрагмента GaAs во время накачки полупроводника энергией.

Помимо экситонов, Кира и его коллеги обнаружили в арсениде галлия и совершенно иные квазичастицы, ранее никогда не встречавшиеся в физике. Их можно представить себе в виде комбинации из пяти-шести «дырок» и электронов, которые ведут себя крайне необычно.

Эти частицы являются «квантовыми каплями», которые обладают некоторыми свойствами жидкостей. Так, в этих каплях периодически возникала «рябь», а также расположение «дырок» и электронов внутри них больше напоминало структуру жидкости, нежели что-то иное.

Дальнейшее изучение этих «капель» поможет понять, что происходит с электронами в полупроводниках, и улучшить технологии передачи данных и изготовления светодиодов.