В графене удалось зарегистрировать дробный эффект Холла

Физикам впервые удалось обнаружить в графене дробный эффект Холла. По словам исследователей, новый результат делает двумерные листы графита материалом для электротехники будущего. Статья физиков появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW.

Классический эффект заключается в следующем. Если взять кусок проводника и приложить к его концам разность потенциалов, то через него потечет ток. Поместив проводник в сильное магнитное поле, перпендикулярное ему, можно заметить, что поперек проводника также возникает разность потенциалов. При этом величина разности зависит от силы магнитного поля.

Если вместо проводника взять тонкий (в этом случае можно говорить, что электроны движутся в двух измерениях) полупроводник, то поперечное напряжение будет меняться скачками, величина которых определяется зарядом электрона. Если всю систему охладить почти до абсолютного нуля, то скачки становятся меньше и возникает дробный эффект Холла. Уменьшение "ступенек" вызвано тем, что вместо электронов в полупроводнике возникают квазичастицы с дробными электронными зарядами (например, 1/3). За открытие квантового эффекта Холла в 1985 году была присуждена Нобелевская премия.

Многие исследователи ожидали, что в графене должен проявляться квантовый эффект Холла, однако до недавнего времени его не удавалось обнаружить. В рамках новой работы исследователи зарегистрировали данный эффект.

По их словам, неудачи предыдущих опытов объяснялись наличием примесей в графене. Обычно этот материал получают в виде одноатомного слоя графита на подложке. Атомы подложки могут "вмешиваться" в гексогональную структуру материала. Чтобы избежать этого, ученые использовали совсем небольшие (размером около микрометра) куски графена, чтобы избежать засорения атомами с подложки.

По словам ученых, если удастся получить частицы с зарядом 5/2, они смогут создавать квантовые компьютеры на основе графена. Подобные компьютеры, теоретически, должны быть гораздо быстрее классических. В частности, совсем недавно ученым удалось создать алгоритм решения системы линейных уравнений для квантового компьютера.

Экологи подтвердили исчезновение летнего льда в Арктике к 2030 году

Экологи подтвердили, что к 2030 году в Арктике исчезнет постоянный лед - летом этот регион будет полностью освобождаться от покрова, сообщает BBC News. Данные выводы стали результатом экспедиции Catlin Arctic Survey, организованной при поддержке принца Уэльского Чарльза.

Данная экспедиция была завершена раньше срока - ученых пришлось эвакуировать на Большую землю из-за бурного таяния льда. В общей сложности исследователи должны были пройти около 900 километров, однако прошли 432. Путешествие продолжалось 73 дня.

Несмотря на предварительное завершение и низкие температуры, препятствующие работе аппаратуры, исследователям удалось сделать около 1,5 тысяч замеров толщины ледяного покрова при помощи бурения. В результате они определили, что средняя толщина покрова составляет 1,77 метра. При этом в основной своей массе это молодой лед, то есть образовавшийся в последние год-два.

Анализ собранных данных, позволил установить, что новые результаты являются подтверждением недавно предложенной гипотезы о том, что в ближайшие годы весь лед в Арктике станет временным - то есть каждое лето, ледяной щит будет таять.

Физики обнаружили "магнетричество"

Группе физиков удалось измерить заряд и ток магнитных монополей - квазичастиц, имеющих ненулевой магнитный заряд и до недавнего времени существовавших только в теории. Исследователи показали, что магнитные монополи могут двигаться так же, как "обычные" заряженные частицы. Они назвали этот феномен "магнетричество" (magnetricity). Статья авторов опубликована в журнале Nature. Коротко о работе пишет New Scientist.

Существование магнитных монополей было предсказано Полем Дираком в 1930-е годы. С тех пор физики пытались обнаружить эти частицы экспериментально, однако до недавнего времени им это не удавалось. В сентябре две группы ученых заявили, что они смогли получить магнитные монополи в спиновом льду из титаната диспрозия (Dy₂Ti₂O₇). Термином "спиновой лед" обозначают вещество, в котором носители магнитного заряда организованы так же, как организованы протоны в обычном водяном льду. При температурах, близких к абсолютному нулю, спины атомов выстраиваются так, что часть из них "смотрит" в одну сторону, а часть - в другую. В итоге в спиновом льду образуется заряд, не привязанный к определенному физическому носителю. Его поведение соответствует поведению предсказанного Дираком монополя.

Авторы новой работы попытались определить свойства монополей в спиновом льду. Для этого они "обстреливали" их мюонами - неустойчивыми элементарными частицами. При распаде мюонов испускаются позитроны (аналог электронов, но с положительным зарядом). Траектория движения позитронов, как любых заряженных частиц, зависит от характеристик магнитного поля. По итогам экспериментов исследователи установили, что монополи в спиновом льду движутся, создавая магнитный "ток". Физики также смогли измерить магнитный заряд монополей. Полученное значение хорошо согласовывалось с теоретическими предсказаниями.

Теоретически магнитные монополи могут существовать не только в спиновом льду, но также в конденсате Бозе-Эйнштейна. Работа с обоснованием этого вывода появилась в июле 2009 года. Кроме того, образование опасных для Земли магнитных монополей предсказывали противники запуска Большого адронного коллайдера.