&bala; Física 18, S98
Um elétron em uma trajetória balística pode ser detectado com a resolução de tempo de trilhão de um segundo através de sua interação de longo alcance com outro elétron.
A capacidade de sentir elétrons balísticos individuais, que se movem através de um materials sem dispersão, é útil para certas aplicações em metrologia quântica, processamento de informações quânticas e o campo emergente da óptica quântica de elétrons. Mas a resolução de tempo das técnicas de detecção atual pode ser inadequada, normalmente sendo limitada à faixa de nanossegundos em microssegundos. Agora, uma maneira de detectar elétrons balísticos únicos com resolução de picossegundos foi demonstrada experimentalmente por pesquisadores no Reino Unido e na Coréia do Sul (1). A abordagem também fornece uma plataforma flexível para o estudo das interações entre elétrons individuais.
A estratégia dos pesquisadores é baseada em um esquema no qual dois elétrons balísticos – um elétron de “detecção” e um elétron “detectado” – entrem um no outro ao longo de caminhos separados e próximos. Se os elétrons estiverem próximos quando o elétron de detecção atingir uma certa posição em seu caminho, o elétron de detecção será desviado por sua interação eletrostática de longo alcance com o elétron detectado. Caso contrário, não haverá tal deflexão. Ao variar os tempos em que os dois elétrons são injetados em seus respectivos caminhos e observando quando essa deflexão ocorre, os experimentadores podem obter uma medição resolvida no tempo do elétron detectado.
Os pesquisadores implementaram esse esquema usando dois elétrons balísticos disparados de fontes separadas sob demanda e movendo-se dentro de um gás eletrônico 2D. Eles descobriram que podiam sentir o elétron detectado nesta configuração com uma resolução de tempo de cerca de 6 picossegundos. Além disso, variando as energias e os tempos de injeção dos elétrons, eles mostraram como sua configuração poderia ser usada para observar as interações eletrônicas com uma ampla gama de forças.
–Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson é um editor correspondente para Revista de Física com sede em Durham, Reino Unido.
Referências
- JD Fletcher et al.“Sensor de Coulomb de elétrons balísticos únicos”. Phys. Rev. Lett. 135067002 (2025).
