С помощью Большого адронного коллайдера, физики сталкивают друг с другом тысячи протонов и других элементарных частиц, чтобы увидеть из чего они состоят. Но им никогда не удастся проделать подобное с электронами. Не важно, как велика задействованная энергия, эти маленькие, негативно заряженные частицы никогда не разделятся на части. Но это не значит, что они неразрушимы.

С помощью нескольких массивных суперкомпьютеров, команда физиков расщепила виртуальный электрон на две равные части. Результаты исследования опубликованы в журнале Science за 13 января.

В созданной модели, физик из Университета Дьюка, Мэтью Хастингс с коллегами, Сергеем Исаковым из Цюрихского университета и Роджером Мелко из Университета Ватерлоо в Канаде, разработали виртуальный кристалл.

В компьютерной модели, при экстремально низкой температуре, этот кристалл превратился в квантовую жидкость, экзотическое состояние вещества, при котором электроны начинают собираться воедино.

Множество различных материалов, от сверхпроводников до сверхтекучих жидкостей могут образоваться, когда электроны сливаются воедино при температуре, близкой к абсолютному нулю, которая составляет –273,15 °C. При этой температуре, частицы просто перестают двигаться. Помимо этого, в таких температурных условиях индивидуальные частицы, такие как электроны, могут перестать отталкивать друг друга и начать вести себя как единая частица.

Их коллективное движение подобно движению одной частицы. Собранные воедино электроны или другие частицы, называются квазичастицами и, по словам Хастингса, могут

«совершать такое, что может показаться вам невозможным».

Он с коллегами поместил виртуальную частицу с элементарным зарядом электрона в смоделированную квантовую жидкость. В этих условиях, частица разделилась на две части, каждой из которой досталась половина первоначального виртуального заряда.

По мере того, как физики наблюдали за новыми субчастицами и меняли условия окружающей среды, они смогли измерить несколько универсальных значений, характеризующих движение фрагментов электрона. Полученные результаты снабдили ученых необходимой информацией для обнаружения частиц электронов в других компьютерных моделях, экспериментах и теоретических исследованиях.

Успешное моделирование расщепление электрона служит свидетельством тому, что материю не обязательно сталкивать, чтобы увидеть из чего она состоит внутри.