หากอนุภาคสองตัวพันกัน คุณสมบัติของพวกมันจะเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดแม้ว่าจะอยู่ห่างกันก็ตาม การพัวพันระหว่างอิเล็กตรอนสองตัวก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าคูเปอร์คู่ในตัวนำยิ่งยวด คู่เหล่านี้มีหน้าที่รับผิดชอบต่อกระแสไฟฟ้าที่ไม่สูญเสียซึ่งทำให้การหมุนแต่ละครั้งพันกัน
นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันนาโนวิทยาศาสตร์สวิสและภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยบาเซิลได้กำจัดคู่อิเล็กตรอนออกจาก ตัวนำยิ่งยวด และแยกอิเล็กตรอนสองตัวออกจากกันในเชิงพื้นที่เป็นเวลาหลายปี มีการใช้จุดควอนตัมขนานกันสองจุด ซึ่งเป็นโครงสร้างนาโนอิเล็กทรอนิกส์ที่อนุญาตให้อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวไหลผ่านแต่ละจุดได้ถูกนำมาใช้เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้
ตอนนี้นักฟิสิกส์ที่ มหาวิทยาลัยบาเซิล ได้แสดงให้เห็นจากการทดลองเป็นครั้งแรกว่ามีความสัมพันธ์เชิงลบระหว่างการหมุนสองครั้งของอิเล็กตรอนคู่ที่พันกันจากตัวนำยิ่งยวด การศึกษานี้ใช้ตัวกรองแบบหมุนที่ทำจากนาโนแม่เหล็กและ จุดควอนตัม.
ต่อมาพวกเขาใช้แม่เหล็กขนาดเล็กเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่ปรับได้ในแต่ละจุดควอนตัมสองจุดที่แยกอิเล็กตรอนคู่คูเปอร์ เนื่องจากการหมุนยังเป็นตัวกำหนดโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนด้วย จึงสามารถอนุญาตให้หมุนได้เพียงประเภทเดียวเท่านั้นในแต่ละครั้ง
นักฟิสิกส์สามารถวัดได้ว่าการหมุนของอิเล็กตรอนตัวหนึ่งชี้ขึ้นเมื่อการหมุนของจุดอื่นๆ ลง และในทางกลับกัน โดยใช้การตั้งค่าการทดลองที่ล้ำสมัย
หัวหน้าโครงการ Andreas Baumgartner กล่าวว่า “เราได้ทดลองพิสูจน์ความสัมพันธ์เชิงลบระหว่างการหมุนของ อิเล็กตรอนที่จับคู่".
ผู้เขียนคนแรก ดร.อรุณาฟ บอร์โดลอย กล่าวว่า “เราสามารถปรับจุดควอนตัมทั้งสองจุดเพื่อให้อิเล็กตรอนส่วนใหญ่ที่มีการหมุนผ่านจุดเหล่านั้นได้ ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนที่มีสปินอัพจะผ่านจุดควอนตัมจุดหนึ่ง และอิเล็กตรอนที่มีสปินดาวน์จะผ่านจุดควอนตัมอีกจุดหนึ่ง หรือในทางกลับกัน หากจุดควอนตัมทั้งสองถูกตั้งค่าให้ผ่านการหมุนรอบเดียวกันเท่านั้น กระแสไฟฟ้าในจุดควอนตัมทั้งสองจุดจะลดลง แม้ว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวอาจผ่านจุดควอนตัมจุดเดียวก็ตาม”
อันเดรียส บามการ์ทเนอร์ สรุป, “ด้วยวิธีนี้ เราสามารถตรวจจับความสัมพันธ์เชิงลบระหว่างการหมุนของอิเล็กตรอนจากตัวนำยิ่งยวดได้เป็นครั้งแรก การทดลองของเราเป็นขั้นตอนแรก แต่ยังไม่ใช่ข้อพิสูจน์ที่แน่ชัดเกี่ยวกับการหมุนของอิเล็กตรอนที่พันกัน เนื่องจากเราไม่สามารถกำหนดทิศทางของตัวกรองการหมุนได้ตามอำเภอใจ แต่เรากำลังดำเนินการอยู่”
การอ้างอิงวารสาร:
- อรุณนาฟ บอร์โดลอย, วาเลนติน่า ซานเนียร์, ลูเซีย ซอร์บา, คริสเตียน โชเนนแบร์เกอร์, อันเดรียส บอมการ์ตเนอร์ การทดลองสปินข้ามสหสัมพันธ์ในอิเล็กตรอนพัวพันธรรมชาติ (2022), ดอย: 10.1038 / s41586-022-05436-z
