Ця проривна робота належить дослідникам з Великої Британії, Іспанії, США та Японії. Вони змогли домогтися в графенових структурах стійкого самопідсилення електричного струму через створення електричних частинок з порожнечі. Це явище передбачив фізик Джуліан Швінгер ще 70 років тому на основі формул квантової електродинаміки. Досі вважалося, що в земних умовах його відтворити неможливо.

Цікаво Для квантових комп'ютерів знайшли нову основу – кращу й стабільнішу, ніж звичайні кубіти

Що таке Ефект Швінгера

  • Суть ефекту Швінгера полягає в тому, що надпотужне електричне поле ніби розриває вакуум на пару частинок — електрон і позитрон.
  • Закони збереження при цьому не порушуються, тому що електрон і позитрон дзеркально протилежні одне одному по електричному заряду й іншим властивостям, а енергію для появи частинок дає електричне поле.
  • Це все одно, що "розкласти нуль" на 1 і -1, в сумі все одно виходить нуль.
  • Пари "частинка-античастинка" постійно народжуються з вакууму, але в звичайних умовах вони в ту ж мить взаємознищують одна одну (анігілюють), повертаючи енергію назад у вакуум. У підсумку – нічого.
  • Якщо ж це трапиться у надпотужному електричному або магнітному полі – його енергії вистачить, щоб частинки не знищувалися відразу, а встигли розлетітися в сторони досить далеко, щоб не анігілювати.
  • У природі магнітні поля такої сили можна спостерігати у нейтронних зір рідкісного типу – магнетарів.
  • Їхнє магнітне поле приблизно в 80 мільйонів разів сильніше того, яке коли-небудь змогла створити в лабораторії людина.
  • Графен, шар вуглецю товщиною в один атом, дозволив створити електричне поле порівнянної сили й викликати ефект Швінгера в лабораторних умовах.

На допомогу приходить графен

Для досягнення результату фізики використали графенові суперрешітки, складені особливим чином. На них подавали вкрай сильний електричний струм і в графені з нізвідки почали з'являтися додаткові частинки-носії заряду, які робили струм ще сильнішим – електрони й позитрони.

Спостерігаючи цей ефект, дослідники довели швидкість електронів до тисячі кілометрів за секунду – сила струму перевищила максимально можливу для будь-якої речовини, однак графен неочікувано витримував такий струм.

Фізики кажуть, що хотіли лише подивитися, що станеться, якщо підняти струм на максимум. Вони сподівалися виявити надпровідність у своїх графенових решітках, але отримали зовсім інше явище ефект Швінгера – самопідсилення струму через породжене ним же електричне поле.

Що далі

Відкриття може призвести до створення електронних пристроїв з характеристиками неможливими для звичайних матеріалів. Однак, завертають увагу вчені, відбудеться це точно не в найближчому майбутньому. Хоча б тому, що створення чистого графену, як і раніше – вкрай дороге задоволення.