Прорывное исследование аномальной фотоэмиссии бросает вызов нашему нынешнему пониманию этого явления

 

Фото: thedebrief.org

Исследователи из Северо-восточного университета сообщают об открытии, которое, по их словам, может перевернуть наши давние научные представления о явлении, возникающем при взаимодействии света с поверхностями.

Фотоэмиссией называется выброс электронов из материала при попадании на него света. Это явление, также известное как фотоэлектрический эффект, было открыто в 1905 году Альбертом Эйнштейном, который, опираясь на первоначальную концепцию Планка о том, что свет — это частица, предложил теорию, в которой свет, состоящий из крошечных пучков фотонов, сталкивающихся с поверхностью, передает часть эту фотонную энергию электронам.

Теперь группа северо-восточных исследователей говорит, что их результаты могут бросить вызов нашему пониманию этого явления после наблюдения аномальных свойств фотоэмиссии, которые они описывают в новой статье, опубликованной в журнале Nature.

Необычные свойства, описываемые исследователями, были обнаружены у материала под названием титанат стронция, оксида, впервые использованного в качестве стимулятора алмазов полвека назад. В своем исследовании северо-восточная команда использовала этот материал в качестве фотокатода, инженерной поверхности, которая использует фотоэлектрический эффект для преобразования света в электроны.

Одна из причин, по которой исследователи выбрали титанат стронция, заключается в его отсутствии в прошлых экспериментах с фотокатодами, по словам профессора физики с северо-востока Аруна Бансила, одного из соавторов исследования. Используя энергию фотонов в диапазоне 10 электрон-вольт (эВ), Бэнсилу и его команде удалось получить «очень интенсивную когерентную вторичную фотоэмиссию», которая, по их словам, была намного сильнее, чем когда-либо давали прошлые эксперименты.

По словам Бансила, результаты их эксперимента были значительными, потому что «в нашем существующем понимании фотоэмиссии нет механизма, который мог бы произвести такой эффект».

«У нас нет никакой теории для этого», — сказал Бэнсил в своем заявлении, назвав открытие «чудесным прорывом», который не только способствует нашему пониманию этого явления, но и открывает двери для новых вопросов.

В основе открытия лежит то, что исследователи называют вторичной электронной эмиссией, которая включает в себя то, как первичные электроны теряют энергию при столкновении с поверхностью материала. В то время как первичные электроны, согласно Бансилу, еще не рассеялись, вторичные электроны, напротив, «претерпели столкновения до того, как вышли из твердого тела».

Бансил и северо-восточная команда пишут, что наблюдения указывают на «основные новые процессы», которые, по их словам, пока остаются необъяснимыми, «помимо тех, которые включены в текущую теоретическую структуру фотоэмиссии».

Такие результаты могут быть унизительными для таких ученых, как Бансил и его коллеги, которые не ожидали открытия, которое фундаментально бросит то, что они все принимали в качестве концепций в физике, которые уже были широко признаны.

«Мы все думали, что поняли основную физику, связанную с этим, — сказал Бансил, — до такой степени, что разработка приложений соответствует определенной парадигме теории и мышления».

«Как это часто бывает с природой, именно здесь эта статья бросает вызов всему этому».

Источник