Elektron Yükü nedir
Elektron yükü, elektrik yükünün doğal birimini ifade eden temel bir fiziksel sabittir. Bu, 1,602176634 1019 coulomb’a eşittir ve serbestçe mevcut tüm yüklü atom altı parçacıkların bu değere eşit veya bunun tam katlarına eşit bir elektrik yükü vardır. Bir elektronun yükü, zıt işaretli bir proton deliğinin yüküne eşittir. Elektrik yükünün miktarı, standart elektrik yükü birimi tarafından belirlenir ve coulomb (C) cinsinden ifade edilir. Sıradan maddede, negatif yük elektronlar tarafından, pozitif yük ise atom çekirdeğinin protonları tarafından taşınır. Bir maddenin bir parçasının elektronları protonlardan daha fazlaysa negatif yüklüdür, daha azsa pozitif yüklüdür, sayıları aynıysa nötrdür. Temel yük Evrenin temel bir sabitidir. Biz buna sadece e diyeceğiz. Protonların değeri +e ve elektronların değeri -e’dir. Fiziği ne kadar iyi bildiğinize bağlı olarak, protonları oluşturan kuarkların kısmi yüke sahip olduğunu duymuş olabilirsiniz, ancak bu konuda endişelenmiyoruz çünkü onlar asla yalnız değiller. Ve elektronların hiçbir bileşeni yoktur, dolayısıyla temel yük, tüm maddi etkileşimlerde gerçekten temeldir. Yeni bir araştırmaya göre bu gerçekleşene kadar.
Çoğu malzeme ve olayda elektron yükü -e’dir, ancak bazı malzemelerde fraksiyonel kuantum Hall etkisi meydana gelir. Bazı sistemlerde, çok güçlü ve dikkatlice ayarlanmış manyetik alanlarda, artık hiçbir yükün olmadığı egzotik bir elektronik durum gelişir.
Yeni çalışmada çok ilginç bir malzeme olarak kabul edilen grafen kullanılıyor. Tek bir karbon atomu katmanından oluşur, ancak inanılmaz derecede güçlü ve iyi bir iletkendir. Bu deneyde ekip, beş kat grafeni bir merdivenin basamakları gibi birbirine yapıştırdı, bunları iki altıgen bor nitrür katmanı arasına sıkıştırdı ve hibrit malzemeyi son derece düşük sıcaklıklara maruz bıraktı. Ekip bu materyale elektron gönderdiğinde çok tuhaf bir şey gördü.
Elektronlar toplam yükün kesirleri halinde içinden akıyordu ama harici bir manyetik alan yoktu. Dolayısıyla bu, kristal grafendeki fraksiyonel kuantum anormal Hall etkisinin ilk kanıtıdır; manyetik alanı olmadığı için anormal olarak kabul edilir. Araştırmacılar grafenin bunu yapmasını beklemiyorlardı.
MIT’de fizik profesörü yardımcısı olan çalışma yazarı Long Ju, yaptığı açıklamada, “Bu beş katmanlı grafen, birçok güzel sürprizin meydana geldiği maddi bir sistemdir” dedi. “Kesirli yük çok egzotik ve artık bu etkiyi çok daha basit bir sistemle ve manyetik alan olmadan gerçekleştirebiliyoruz. Bu başlı başına temel fizik açısından önemlidir. Bu da girişime karşı daha dayanıklı olan kuantum hesaplama olasılığının önünü açabilir.
Bu, ekibin beş katlı grafen tabakasında tuhaf bir şey gözlemlediği ilk sefer değil. Geçen yıl onun da “multiferroik” durumda olduğunu bildirmişlerdi. Bükülmüş grafen, çok düşük sıcaklıklarda (mutlak sıfırın yalnızca 1,7 Kelvin üzerinde) bile süper iletkendir. Geçtiğimiz yaz bu çalışmalar için laboratuvara yeni bir buzdolabı kuruldu.
Başyazar Zhenguang Lu, “Onu gördüğümüz gün ilk başta tanıyamadık” dedi. “Sonra bunun gerçekten büyük bir şey olduğunu anlayınca çığlık atmaya başladık. Tamamen beklenmedik bir an oldu.”
Ortak yazar Tonghan Han, “Bunlar muhtemelen yeni buzdolabına koyduğumuz ilk ciddi örneklerdi” diye ekledi. “Sakinleştikten sonra, gördüğümüz şeyin gerçek olduğundan emin olmak için dikkatlice etrafa baktık.”
Ekip, birden fazla grafen katmanının farklı ve nadir elektronik durumları nasıl sergileyebileceğini keşfetmeye devam edecek.
Ju, “Fiziğin birçok temel fikrini ve uygulamasını keşfetmeye çalışıyoruz” diye ekledi. “Daha fazlasının olacağını biliyoruz.”
Bu yazı Nature adresinden derlenmiştir.