Uluslararası bir araştırma ekibi, elektromanyetik bir etkileşimin orijinin izini sürerek kuantum fiziğinin en temel denklemlerinden Dirac eşitliğine dayandırdı. Söz konusu etkileşim elektronun spininin, elektromanyetik alanın açısal momentumu ile çiftlenmesini sağlıyor. Arkansas Üniversitesi araştırmacıları tarafından 2013 senesinde ortaya atılan bu etkileşim, teknolojik açıdan önem taşıyan çok sayıda farklı olgudan sorumlu.

Yüklerine ek olarak, elektronların bir de spini vardır. Bir elektronun spini değişirken ortaya çıkan farklı durumların anlaşılması ve kullanılması ile araştırmacıların örneğin bilgisayarlardaki depolama kapasitesini arttırması mümkün oluyor.

Physical Review B dergisinin çok önemli buluşların acil yayımlanması için ayrılmış Rapid Communications bölümünde yayımlanan makale ile kamuoyuna duyurulan sonuçlar, manyetik sistemlerin olduğu kadar, manyetik alanda elektriksel kutuplanmalarını ve elektrik alanda manyetik özelliklerini değiştirebilen çoklu-ferroiklerin anlaşılmasında da bir adım niteliği taşıyor.

“Bu etkileşim sayesinde manyetik momentler elektriksel kutuplanma üretebilir ve elektriksel polarizasyon da manyetik bir dokuma üretebilir çoklu-ferroiklerde. Bu da elektriksel ve manyetik özelliklere dayanan cihazlardaki pratik uygulamalarda, malzeme özelliklerinin ayarlanması ve yönetilmesi için bir başka anahtar sağlıyor,” diyor Arkansas Üniversitesi'nden Prof. Laurent Bellaiche.

Prof. Bellaiche ile birlikte 2013 senesinde, fiziksel bir enerji elde etmek için bir elektromanyetik alanın açısal momentumunun bir elektronun spini ile doğrudan çiftlenebileceğini öne süren Arkansas Üniversitesi ekibinden olan Prof. Surendra Singh şöyle diyor: “Uzun süredir fizikçiler bu etkileri sadece spin-yörünge çiftlenmesi ile açıklıyordu. Bizim çalışmamız, açısal manyetoelektrik etkileşimin de söz konusu etkilere katkısı olduğunu ve daha tam bir elektron-ışık kuramından doğal biçimde çıktığını gösteriyor. Bunca zamandır göz ardı edilmişti. ” Bu doğrudan çiftlenme, manyetoelektrik malzemelerde bilinen oldukça zayıf bir görüngüyü açıklamış oluyor ve henüz deneysel olarak gözlemlenmemiş bazı etkiler öngörüyor.

Araştırma sonuçlarına katkıda bulunan iki diğer ekibin de İsveç Üniversitesi'nden Ritwik Mondal, Marco Berritta ve Peter M. Oppeneer ile Paris'te bulunan Ecole Centrale'den Charles Paillard ve Brahim Dkhil'den oluştuğunu belirtelim.

 

---

Kaynak: Phys.org, “Physicists trace origin of electromagnetic interaction to Dirac equation” < phys.org/news/2015-10-physicists-electromagnetic-interaction-dirac-equation.html >
Referans: "Relativistic interaction Hamiltonian coupling the angular momentum of light and the electron spin", Phys. Rev. B 92, 100402(R) – Published 11 September 2015 dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.92.100402
< http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.92.100402 >
Görsel Telif: Nature Physics

---