Un team di fisici provenienti da Europa e Sud Africa ha dimostrato che gli elettroni che si muovono casualmente nel grafene possono imitare la dinamica di particelle come i raggi cosmici, pur viaggiando a una frazione della loro velocità, in un articolo che sta per essere pubblicato in Giornale Europeo di Fisica B .
Andrey Pototsky e colleghi hanno sfruttato la loro conoscenza del grafene, che è costituito da uno strato di carbonio, un atomo di spessore, e confezionato in un reticolo a nido d'ape. In tale materiale l'interazione degli elettroni con gli atomi modifica la massa effettiva degli elettroni. Di conseguenza, l'energia degli elettroni nel grafene diventa simile all'energia del fotone.
Perciò, gli elettroni nel grafene possono essere considerati come i raggi cosmici, che appartengono a una famiglia nota come particelle ultrarelativistiche, anche se la loro velocità effettiva è cento volte inferiore a quella della luce.
Gli autori hanno utilizzato le equazioni classiche utilizzate per descrivere il movimento casuale, il cosiddetto moto browniano, per studiare la dinamica degli elettroni all'interno dei confini del loro mini-laboratorio di grafene. Hanno preso in considerazione diverse geometrie dei chip di grafene e li hanno sottoposti a condizioni mutevoli che influenzano il modo in cui questi elettroni si diffondono attraverso il materiale, come la temperatura e l'intensità del campo elettrico.
Facendo un passo avanti, gli autori sono stati in grado di rettificare le fluttuazioni degli elettroni e di controllare il movimento degli elettroni stesso, da un insolito tipo di movimento caotico a un movimento periodico, variando il campo elettrico.
Il lavoro futuro dimostrerebbe sperimentalmente come la variazione della temperatura può essere utilizzata positivamente per migliorare le prestazioni dei chip di grafene ottenendo un maggiore controllo sul trasporto degli elettroni. Questi mini-laboratori di grafene potrebbero anche aiutarci a comprendere le dinamiche di materia e antimateria nei raggi cosmici.
