Heliumatomens elektroner känsliga för magnetfält
Ett materials egenskaper beror på hur elektronerna i materialet påverkar varandra. Att heliumatomens elektroner kan styras med elektrisk spänning är känt, men nu visar Uppsalaforskare att de också reagerar på så små magnetfält som från vanliga kylskåpsmagneter. Detta har lett till ny teoribildning inom fysiken. Rönen publiceras i en artikel som publiceras i det senaste numret av den ansedda tidskriften Physical Review Letters.
En viktig del av fysiken handlar om att försöka förstå fenomenen omkring oss i termer av hur elektroner och atomkärnor rör sig i tid och rum. I princip är det enkelt eftersom det i huvudsak bestäms av den elektriska kraften, men i praktiken blir det svårt.
– Den tekniska nyttan av ökad förståelse kan inte överskattas. Till exempel beror många materialegenskaper i detalj på hur elektronerna påverkar varandra, säger professor Jan-Erik Rubensson, som lett studien.
För att studera hur elektroner som är bundna i en atom växelverkar är det naturligt att börja med heliumatomen, som bara har två elektroner. När heliumatomen försätts i vissa ”dubbelexciterade” tillstånd kan den ge ifrån sig energi, antingen genom sända ut en av elektronerna eller en foton (ett ljuskvantum). Uppsalaforskarna har tidigare visat att det är en subtil balans som får atomen att bestämma sig för om den ska sända ut det ena eller det andra. Om man sätter atomen mellan två metallskivor och varierar den elektriska spänningen kan man påverka denna balans och få atomen att bestämma sig. Genom att ändra spänningen kan man reglera balansen som man vill, och spänningarna som behövs är små, mycket mindre än dem man får ur vägguttaget.
Nu har forskarna demonstrerat att också magnetfält ger mycket större effekter än man hittills trott. Här räcker det med små magnetfält, inte större än i enkla kylskåpsmagneter. Observationerna är viktiga för grundläggande atomfysik, och har inspirerat gruppens amerikanska medarbetare till att utveckla ny teori.
– Dessa insikter kan vara viktiga för att förstå plasmor i magnetfält, både ute i rymden och i fusionsanläggningar på jorden, säger Jan-Erik Rubensson.
Referens: Phys. Rev. Lett. 97, 253002 (2006).
Kontaktinformation
För mer information, kontakta Jan-Erik Rubensson, 070-425 04 80, 004930 6392 5010, e-post: Jan-Erik.Rubensson@fysik.uu.se
