Elektrongas i en halvledarsandwich får elektronladdningar att delas.
För denna upptäckt har tre forskare i USA fått Nobelpriset i fysik. En elektronsoppa blandad med extremt starka magnetfält och kyld till låga temperaturer ger underliga resultat.
Elektronens laddning splittras i bråkdelar. Tre fysiker, som både upptäckte och förklarade fenomenet, har belönats med årets Nobelpris i fysik.
Kinafödde Daniel C. Tsui pch tyskfödde Horst L. Störmer utförde det prisbelönade experimentet år 1982. Experimentet visade att elektroner i ett tvådimensionellt lager, i samverkan med starka magnetfält, ändrar sin Hallresistans, eller ledningsförmåga, stegvis. Experimentet påvisar den så kallade bråktalskvantiserade Halleffekten.
Amerikanen Robert B. Laughlin delar också priset för sin teoretiska förklaring till resultatet som presenterades året därpå.
Experimentet går ut på att stänga in elektroner i ett tunt skikt mellan två halvledare av galliumarsenid och gallium-aluminiumarsenid. Det var tack vare utvecklingen inom litografi under 70-talet som Störmer och Tsui kunde bygga denna komplicerade halvledarsandwich.
Sedan kyler man elektronskiktet till nära absoluta nollpunkten och utsätter det för mycket starka magnetfält. Resultatet blir en snurrande tvådimensionell elektrongas mellan halvledarna.
Enligt Laughlins teori tvingar de extrema förhållandena (låg temperatur och kraftigt magnetfält) elektrongasen att kondensera till en kvantvätska. Men elektronerna vill egentligen inte kondensera, så istället slås de ihop med magnetfältets flödeskvanta.
Det bildas då kvasipartiklar bestående av tre, fem, sju eller flera magnetfältskvanta. Och det är dessa kvasipartiklar som kan tryckas ihop till en inkompressibel kvantvätska.
Oftast tre delarElektronen delar alltså sin laddning med kvasipartiklar. Vanligtvis får en kvasipartikel en tredjedel av elektronens laddning, men vid högre magnetfält får partiklarna olika laddningsbråkdelar. Teorin förklarar precis Störmer och Tsuis mätningar.
Under senaste åren har teorin bekräftats genom direkt observation av dessa kvasipartiklar. Förra året byggde en israelisk forskningsgrupp en extremt obrusig galliumarsenidtransistor för att mäta bruset som alstras av kvasipartiklar i en kvantvätska.
Susan Kelly