Специалисты из института Макса Борна (Max-Born-Institut Berlin) на опыте показали, что в определённых условиях электроны начинают вести себя так, словно у них отрицательная инертная масса.

В соответствии с физикой Ньютона ускорение тела по направлению совпадает с приложенной к нему силой и обратно пропорционально массе. Однако в микромире этот закон может нарушаться. Как гласит пресс-релиз научной группы, движение электронов в кристаллах следует ему, только пока мало электрическое поле, при превышении же некоего его порога масса электронов может принимать отрицательное значение.

Немецкие учёные исследовали движение электронов в полупроводнике арсениде галлия при комнатной температуре. Они прикладывали к образцу импульс электрического поля длительностью 300 фемтосекунд и напряжённостью 30 миллионов вольт на метр.

Измеряя отклик электронов с высокой точностью, физики обнаружили, что первые 100 фемтосекунд частицы, как и положено, ускорялись в "правильном" направлении, причём успевали набрать скорость 1111 километров в секунду. Но затем они резко тормозились за аналогичный период времени и даже начинали двигаться в обратном направлении, что можно интерпретировать только как отрицательное значение инерционной массы у электронов в данный момент.

Авторы эксперимента утверждают: полученные результаты согласуются с теоретическими расчётами, которые выполнил швейцарский физик, нобелевский лауреат Феликс Блох (Felix Bloch) более 80 лет назад. Учёные объясняют эффект как проявление частичной осцилляции Блоха и возникновение в кристалле нового режима переноса зарядов – когерентного их транспорта на ультракоротких временных отрезках.

Исследователи считают, что данное явление можно будет использовать в электронике следующего поколения, работающей с терагерцевыми тактовыми частотами. Подробности опыта раскрывает статья Physical Review Letters.