Intrede algemene relativiteitstheorie in materiaalfysica
Einstein's algemene relativiteitstheorie voorspelt dat licht door de zwaartekracht wordt afgebogen, ook al heeft het geen massa. Dit komt doordat de ruimte gekromd wordt door de zwaartekracht. Door deze afbuiging werkt een ster soms als een lens, men spreekt van een zwaartekrachtlens. FOM-onderzoekers aan de Universiteit Leiden hebben nu gevonden dat de gevolgen van de algemene relativiteitstheorie in bepaalde materialen nagebootst kunnen worden. Ze toonden aan dat elektronen zich in bismuth kristallen bewegen alsof de ruimte gekromd is.
Bismuth kristallen zijn zogenaamde topologische isolatoren. Ze hebben de bijzondere eigenschap dat elektronen zich over het oppervlak bewegen alsof het lichtdeeltjes zijn, zonder enige massa. Een hobbel op het oppervlak heeft precies hetzelfde effect als een kromming van de ruimte, en werkt dus ook als een lens voor de elektronen (zie afbeelding).
De speciale relativiteitstheorie van Einstein had eerder al toepassingen gevonden in grafeen, een koolstoflaag waarin de elektronen zich ook als massaloze deeltjes bewegen. In topologische isolatoren doet nu ook de algemene relativiteitstheorie haar intrede in de fysica van materialen.
Het onderzoek is verricht door FOM-medewerkers Jan Dahlhaus, Chang-Yu Hou en Anton Akhmerov, in de groep van Carlo Beenakker aan het Instituut-Lorentz van de Universiteit Leiden. De onderzoekers hebben hun resultaten onlangs gepubliceerd in Physical Review B en ze zijn besproken in Physics.
http://prb.aps.org/abstract/PRB/v82/i8/e085312
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevB.82.085312?referer=rss
Contact
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:
Prof.dr. Carlo Beenakker, Instituut-Lorentz van de Universiteit Leiden, telefoon (071) 527 55 32.