En la física de la materia condensada , la separación espín-carga es un comportamiento inusual de los electrones en algunos materiales en el que se 'dividen' en tres partículas independientes, el espinón , la órbita y el holón (o chargon). El electrón siempre se puede considerar teóricamente como un estado ligado de los tres, con el spinon que lleva el spin del electrón, la órbita que lleva el grado de libertad orbital y el chargon que lleva la carga , pero en ciertas condiciones pueden comportarse como cuasipartículas independientes. .
La teoría de la separación espín-carga se origina con el trabajo de Sin-Itiro Tomonaga, quien desarrolló un método aproximado para tratar sistemas cuánticos interactivos unidimensionales en 1950. [1] Este fue desarrollado por Joaquin Mazdak Luttinger en 1963 con un modelo exactamente resoluble. que demostró separación espín-carga. [2] En 1981 F. Duncan M. Haldane generalizó el modelo de Luttinger al concepto líquido de Tomonaga- Luttinger [3] mediante el cual se demostró teóricamente que la física del modelo de Luttinger era una característica general de todos los sistemas metálicos unidimensionales. Aunque Haldane trató fermiones sin espinas, la extensión a fermiones de espín-½ y la separación de espín-carga asociada fue tan clara que no apareció el documento de seguimiento prometido.
La separación espín-carga es una de las manifestaciones más inusuales del concepto de cuasipartículas . Esta propiedad es contradictoria, porque ni el spinon, con carga cero y la mitad de giro, ni el chargon, con carga menos uno y giro cero, pueden construirse como combinaciones de los electrones, huecos , fonones y fotones que son los constituyentes del sistema. . Es un ejemplo de fraccionalización , el fenómeno en el que los números cuánticos de las cuasipartículas no son múltiplos de los de las partículas elementales, sino fracciones. [ cita requerida ]
Las mismas ideas teóricas se han aplicado en el marco de los átomos ultrafríos . En un gas Bose de dos componentes en 1D, las interacciones fuertes pueden producir una forma máxima de separación espín-carga. [4]
Observación
Sobre la base de la teoría de 1981 del físico F. Duncan M. Haldane , los expertos de las universidades de Cambridge y Birmingham demostraron experimentalmente en 2009 que una masa de electrones confinados artificialmente en un espacio pequeño juntos se dividirá en espinones y holones debido a la intensidad de su repulsión mutua (por tener la misma carga). [5] [6] Un equipo de investigadores que trabajaba en la Fuente de luz avanzada (ALS) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de EE. UU. Observó las estructuras espectrales máximas de separación espín-carga tres años antes. [7]
Referencias
- ↑ Tomonaga, S.-i. (1950). "Comentarios sobre el método de ondas de sonido de Bloch aplicado a problemas de muchos fermiones" . Progreso de la Física Teórica . 5 (4): 544. Bibcode : 1950PThPh ... 5..544T . doi : 10.1143 / ptp / 5.4.544 .
- ^ Luttinger, JM (1963). "Un modelo exactamente soluble de un sistema de muchos fermiones". Revista de Física Matemática . 4 (9): 1154. Bibcode : 1963JMP ..... 4.1154L . doi : 10.1063 / 1.1704046 .
- ^ Haldane, FDM (1981). " ' Teoría líquida de Luttinger' de fluidos cuánticos unidimensionales. I. Propiedades del modelo de Luttinger y su extensión al gas Fermi sin espinas en interacción 1D general". Revista de física C: Física del estado sólido . 14 (19): 2585. Código bibliográfico : 1981JPhC ... 14.2585H . doi : 10.1088 / 0022-3719 / 14/19/010 .
- ^ "Celosías ópticas de separación de espín-carga" . Optical-lattice.com . Consultado el 11 de julio de 2016 .
- ^ "Reino Unido | Inglaterra | Los físicos 'hacen que los electrones se dividan ' " . Noticias de la BBC. 2009-08-28 . Consultado el 11 de julio de 2016 .
- ^ El descubrimiento sobre el comportamiento de los componentes básicos de la naturaleza podría conducir a la revolución informática . Science Daily (31 de julio de 2009)
- ^ Yarris, Lynn (13 de julio de 2006). "Primeras observaciones directas de espinones y holones" . Lbl.gov . Consultado el 11 de julio de 2016 .
enlaces externos
- Observación de la separación de espín-carga en SrCuO 2 unidimensional
- Distintas dispersiones de espinones y holones en funciones espectrales de fotoemisión de SrCuO 2 unidimensional : Resumen