量子力学の理論によれば、粒子は、波粒子の二重性として知られる粒子様と波のような特性の両方を示すことができます。この概念は、粒子（光子）と波（光）の両方として振る舞うことができる光子を含む多くの物理エンティティについて実験的に実証されています。
Journal Nature Physicsに掲載された新しい研究では、スコットランドのグラスゴー大学の研究者は、同様の逆説的な方法で動作する電子の実験的観察を報告しています。彼らは、電子が重く、ゆっくりと動く粒子として、また同時に軽く、より速い移動する粒子として存在できることを発見しました。この電子の二重の性質は、これまでに観察されたことがなく、量子力学の謎めいた世界を食い物にする垣間見ることができます。
Daragh Mcloughlin博士が率いる研究チームは、超高速レーザー技術と高度なイメージング技術の組み合わせを使用して、ナノスケール材料の電子の挙動をプローブしました。彼らは、電子が材料内に閉じ込められている場合、その特性は典型的な特性から逸脱できることを観察しました。
具体的には、研究者は、電子が小さな宇宙の領域に限定されているときに有意な質量を獲得したかのように振る舞うことができることを発見しました。これは、自由に動く粒子としての典型的な動作とはまったく対照的です。ただし、同じ電子がより大きな空間を通過することを許可された場合、それらはより軽い質量を示し、速度を上げて移動しました。
電子二重性のこの並外れた現象は、材料が非常に低い温度でほとんど耐性のない電気を導入できる高温の超伝導を理解するための貴重な洞察を提供する可能性があります。この現象はまだ完全には理解されておらず、電子の量子挙動がその上で重要な役割を果たすと考えられています。
科学者は、材料内に閉じ込められた場合、電子の二重の性質とその異常な特性を研究することにより、量子コンピューティング、ナノスケールエレクトロニクス、およびその他の最先端の技術における潜在的なアプリケーションのこれらの動作を操作および悪用するための新しい戦略を発見する可能性があります。
