カリフォルニア州のエネルギー省のSLACナショナルアクセラレータ研究所で実施された一連の実験で、研究者は、複合ネオジムニッケレートから作られたナノスケール材料でX線の強いパルスを指示しました。 X線が材料を打つと、エネルギー電子を放出し、分光計を使用して測定しました。
科学者を困惑させたのは、これらの放出された電子の特性でした。彼らは、X線を吸収した後、エネルギーを獲得し、より速く動いた電子を観察することを期待していました。代わりに、彼らは電子の速度が低下し、あたかも予想よりもはるかに重いかのように振る舞っていることを発見しました。
SLACのポスドク研究者であり、研究の共著者であるJuncong Zhang博士は、「電子が小さな仮想「コート」に置かれたかのように、それらをより大きく見せながらそれらを遅くしたかのようだ」と説明しました。
観察された行動は、従来の物理理論では説明することはできません。これは、粒子がエネルギーを獲得すると、より速く動くと予測します。代わりに、電子が高エネルギー光子と相互作用するときの動作方法を変えるこれらの材料の相互作用またはメカニズムの存在を示唆しています。
研究チームは、この効果には、材料の電子と格子振動の相互作用が含まれると考えており、ニッケレートの電子構造の一時的な再配置につながります。これらの動的な相互作用は、「重い電子」現象を生じさせます。
SLACの上級スタッフ科学者であり研究の共著者であるZahid Hussain博士は、「私たちの観察結果は、X線パルスのような激しい超高速刺激によって平衡から追い出されると、電子が興味深い新しい特性を示すことができることを示しています。」
Journal Scienceに掲載された調査結果は、極端な条件で電子の挙動を理解するための重要性を保持し、複雑な材料の電子的相互作用に光を当てることができました。この知識は、超伝導性や望ましい電子特性を備えた新しい材料の開発などの分野に影響を与える可能性があります。
科学的重要性を超えて、この研究はまた、SLAC Linacコヒーレント光源（LCL）などの高度なX線施設の能力を強調し、材料の超高速プロセスを調査し、電子行動の前例のない詳細を捉えています。
