O elétron possui duas características intrínsecas: sua carga e seu spin. Mas os cientistas descobriram que estas "características" são partículas que podem ser isoladas do próprio elétron. Os spínons carregam as informações do spin do elétron, enquanto os hólons carregam as informações sobre sua carga.É mais ou menos como se você pudesse separar a beleza e a simpatia de alguém e vê-las isoladas daquela pessoa. Os pesquisadores fizeram uma analogia diferente: imagine ver o seu carro indo para um lado e as rodas dele indo para o outro... Parece estranho? E é mesmo.
A idéia por trás da separação carga-spin é que os elétrons se comportam de forma diferente quando sua possibilidade de movimentação fica restrita a uma única dimensão. Enfileirados uns após os outros, as forças repulsivas entre suas cargas elétricas negativas se tornam amplamente dominantes. É esse efeito coletivo que se torna forte o suficiente para quebrar a informação de spin e carga de um único elétron.
A primeira observação experimental foi realizada (no ALS) of the U.S. Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory em 2006, utilizando a tecnica ARPES ("Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy") em que raios-X aplicados a uma amostra causam a emissão de elétrons, graças ao efeito fotoelétrico.
Medindo a energia cinética dos elétrons emitidos e os ângulos nos quais eles são expelidos, obtém-se sua velocidade e sua taxa de dispersão - as quais contêm um quadro detalhado do espectro de energia do elétron.
Normalmente, a retirada de um elétron de um cristal cria uma lacuna, um espaço vago de energia, de carga positiva. Esta lacuna contém informação tanto do spin quanto da carga, revelados num único pico do espectro lido no ARPES. Se ocorrer a separação carga-spin, a lacuna decai em um spinon e em um hólon, observando-se dois picos no espectro ARPES.
Recentemente pesquisadores da Universidade de Cambridge conseguiram tambem comprovar a separação carga-spin através do confinamento de elétrons em um fio quântico, e aproximá-lo o bastante de uma placa de metal para que os elétrons desta pudessem “pular” por tunelamento quântico para o fio. O experimento revelou que, ao entrar no fio, a partícula precisa se dividir, formando spinons e holons claramente visíveis pelos pesquisadores.As medidas foram feitas à gélida temperatura de um décimo de grau acima do zero absoluto, ou -273o Celsius.
As pesquisas com os fios quânticos estão ligadas ao desenvolvimento de novas formas de computadores, também chamados quânticos. Eles seriam capazes de trabalhar com a superposição de informações: ao invés de armazenar “1” ou “0” em bits, eles poderia guardar os dois números em seus chamados “qubits”.
"Nossa capacidade de controlar o comportamento de um único elétron é responsável pela revolução dos semicondutores, o que levou ao mais barato computadores, iPods e muito mais.
O que estes novos experimentos tem mostrado é que elétrons juntos nos revelam novas propriedades e até mesmo novas partículas. Se formos capazes de controlar essas novas partículas com o mesmo sucesso com que controlamos o comportamento de um único eletron, certamente isso nos conduzirá a "nova familia de computadores"
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