Нобеля по физике получили два американца и немец
Работы, удостоившиеся Нобелевской премии, посвящены одной их актуальнейших проблем современной физики. Причем сделаны они не десятилетия назад, как это нередко бывает в нобелевской практике, а в самое последнее время. Речь идет о теории двумерного электронного газа, которая может быть использована при расчете элементов новых микроэлектронных устройств. Премию разделили американец Роберт Лафлин (Стенфордский университет), немец Хорст Штермер (сотрудник Колумбийского университета) и американский физик китайского происхождения Даниел Цуй (Принстонский университет).
Премия присуждена за исследования превращений электронной жидкости (при низких температурах и сильном магнитном поле) в частицы с новыми свойствами, имеющими, в частности, дробный электрический заряд. Что же такое электронная жидкость и почему Шведская академия наук решила выделить именно это направление в физике?
Дело в том, что сегодня физики уже научились предсказывать поведение отдельных частиц — протонов, электронов и др. А вот поведение группы частиц (так называемой квантовой, электронной жидкости или газа) — это для физиков во многом пока потемки. Граница между знанием и незнанием как раз и проходит по линии "одна частица"--"много частиц". В прошлом случалось так, что Нобелевский комитет вручал премии знаменитым физикам за прошлые заслуги или за открытия, совершенные несколько десятилетий назад. В этом году ситуация иная: квантовый или электронный газ — это действительно передний край исследований, которые проводят все ведущие лаборатории мира. Эти исследования обещают новый технологический прорыв в микроэлектронике и вычислительной технике.
Как объяснили нам в Институте физических проблем РАН, суть явления состоит в следующем. Электронная (квантовая) жидкость — это частицы, зажатые между двумя слоями полупроводника. Поскольку частицы этой жидкости (электроны) ведут себя в соответствии с законами квантовой механики, электронную жидкость часто называют квантовой жидкостью. А поскольку все частицы могут перемещаться только в пределах узкого плоского слоя, то существует и другое название: двухмерный (или плоский) газ. Американец Цуй и немец Штермер экспериментально обнаружили его удивительные свойства. При изменении внешнего магнитного поля проводимость газа менялась ступеньками, что полностью противоречило традиционным представлениям. Аномальное поведение плоского газа смог объяснить теоретик Роберт Лафлин, который выдумал некие новые частицы с дробным электрическим зарядом. До этого существование дробного заряда считалось абсолютно невозможным, и любой электрический заряд, как мы помним из школьного курса физики, равен целому числу зарядов электрона.
По мнению наших собеседников из Института физических проблем, отмеченные работы — действительно классные, а присуждение премии не вызывает никаких сомнений.
Плоская квантовая жидкость отнюдь не является заумной абстракцией, и, как считают ученые, должна найти практическое применение в области микроэлектроники и вычислительных устройств. В частности, она уже сегодня используется в разработках квантового компьютера, о которых летом сообщал Ъ. Критически важна технология приготовления собственно сверхчистых полупроводников образцов (к примеру, из арсенида галлия). Во всем мире существует лишь несколько лабораторий, которые способны изготовить материал требуемого качества.
Аномальные свойства плоской квантовой жидкости активно исследуют и в России. В частности, в Институте физических проблем (Москва), Институте твердого тела и Институте теоретической физики (Черноголовка).
ИВАН Ъ-ШВАРЦ