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    La polarización tiene un fuerte impacto en los electrones, estudio muestra

    El gráfico de color representa la corriente de electrones a medida que varía el campo magnético y la frecuencia de las microondas. La línea blanca resalta la fuerte dependencia de la corriente en la dirección del campo magnético. Crédito:OIST

    El movimiento de miles de electrones es la base de la electrónica. Todavía, omnipresentes como los electrones, los detalles de su comportamiento continúan desconcertando a los físicos. Un fenómeno ha resultado especialmente desconcertante:cómo se mueven los electrones bajo la influencia de ondas electromagnéticas polarizadas.

    La polarización ocurre cuando giran ondas como las electromagnéticas o las ondas de luz. Los campos electromagnéticos llamados microondas tienen un campo eléctrico giratorio que gira en sentido horario o antihorario, y la mayoría de las teorías predicen que las microondas afectarán la rotación de electrones. Y todavía, Los estudios experimentales han demostrado que los electrones parecen no verse afectados por la polarización de microondas. Estos resultados que desafían la teoría han dejado perplejos a los físicos durante mucho tiempo.

    Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) puede explicar esta disparidad. En el trabajo, los investigadores de OIST midieron la corriente eléctrica a través de un plano bidimensional. Al cambiar la polarización de las microondas, los investigadores pudieron demostrar que la polarización sí afecta el movimiento de los electrones. Sus hallazgos fueron publicados en Cartas de revisión física .

    "Es natural esperar que el efecto sea más fuerte cuando tanto los electrones como los campos de microondas giran en la misma dirección, y se reducirá considerablemente cuando las direcciones de su rotación sean opuestas, "dijo Denis Konstantinov, autor principal de ese artículo y jefe de la Unidad de Dinámica Cuántica de la OIST. Eso es de hecho lo que encontraron Konstantinov y su equipo.

    Representación esquemática del experimento. Un campo de microondas giratorio (E) se envía a través de una capa circular de electrones mientras que su corriente eléctrica (I) se mide aplicando voltaje (V). Crédito:OIST

    El equipo de OIST colaboró ​​en el estudio con investigadores del Instituto de Física e Ingeniería de Baja Temperatura en Ucrania. Mientras que un colega en Ucrania desarrolló un marco matemático para probar las principales teorías dentro del marco de los investigadores, los científicos de OIST los probaron experimentalmente.

    En experimentos anteriores, El movimiento de los electrones se estudió en materiales de estado sólido como los semiconductores. Pero estos materiales contienen impurezas que son imposibles de eliminar y que pueden interferir con los resultados. Entonces, los investigadores crearon un sistema que imita de cerca la función de un semiconductor usando helio líquido. Consiste en electrones en la superficie del helio líquido encerrados en una cámara de vacío y enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto, aproximadamente -273 grados Celsius.

    "Nada es ideal en un estado sólido, ", dijo Konstantinov." Por eso nuestro sistema es bueno, ahora podemos eliminar todas estas impurezas y defectos ".

    El helio posee una habilidad única:permanece líquido, incluso en temperaturas que alcanzan el cero absoluto. Mientras tanto, cualquier otro compuesto (impurezas dentro del helio) se congela, aferrándose a las paredes de su contenedor. A tan baja temperatura, los electrones en la superficie del helio se "cuantifican":el movimiento de los electrones perpendiculares al líquido se "congela" en un espacio bidimensional, dijo Konstantinov.

    Cámara de vacío de diseño personalizado que contiene electrones por encima del helio condensado. Las microondas se introducen en la cámara a través de una guía de ondas y se enfocan en los electrones mediante un espejo esférico. Crédito:OIST

    En este sistema, cuando los investigadores enviaron microondas de polarización circular a través de esta capa de electrones e indujeron a los electrones a girar en la misma dirección que la rotación del campo de microondas, la corriente medida de electrones comenzó a oscilar con el campo magnético aplicado. Cuando invirtieron la rotación de los electrones cambiando la dirección del campo magnético, la oscilación se debilitó significativamente. Los investigadores observaron el mismo comportamiento al invertir la dirección de rotación del campo de microondas sin cambiar la rotación de los electrones.

    Eso significa que los electrones se ven afectados por la polarización de estas ondas electromagnéticas. Todavía, Queda más trabajo por hacer para comprender por qué exactamente estas partículas se comportan de la manera en que lo hacen, dijo Oleksiy Zadorozhko, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en OIST.

    "Por el momento, todavía no podemos señalar cuál de las muchas teorías es la principal, ", dijo." Nuestro próximo paso es un estudio más detallado de esto ".

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