Международная команда физиков под руководством китайских учёных сделала неожиданное открытие. Давно известный искусственный заменитель бриллиантов — титанат стронция (SrTiO3) — показал неожиданный эффект при облучении его светом. Этот материал с квантовыми свойствами в ответ на луч света определённой интенсивности возбудил неожиданно сильный и когерентный вторичный пучок электронов. Эффект не укладывается в современную теорию и ждёт объяснения.
Общепринятую сегодня фотоэлектрическую теорию создал в начале прошлого века Альберт Эйнштейн. За её разработку он получил Нобелевскую премию по физике в 1921 году. Эта теория, в частности, математически описывает фотоэффект, что сегодня широко используется во множестве областей науки, производства, энергогенерации и жизни. Физики из Университета Вестлейк в Ханчжоу вместе с коллегами из США, Японии и Финляндии показали, что эта теория может быть неполной и содержать массу скрытых возможностей, о чём они сообщили в журнале Nature.
В процессе облучения подложки из титаната стронция фотонами с несколькими значениями энергий в диапазоне 10 эВ (электрон-вольт) учёные смогли получить «очень интенсивную когерентную вторичную фотоэмиссию», более сильную, чем когда-либо прежде. Если точнее, вторичная эмиссия электронного пучка была на порядок мощнее, чем это допускает теория и устоявшаяся за 60 лет практика, то есть с тех пор, как был открыт этот материал.
«Это большое дело, потому что в нашем существующем понимании фотоэмиссии нет механизма, который мог бы произвести такой эффект, — сказал один из ведущих авторов исследования. — Другими словами, в настоящее время у нас нет никакой теории для этого, так что в этом смысле это чудесный прорыв».
Более того, вторичная эмиссия электронов представляла собой когерентный пучок — согласованный выброс электронов по углу и скорости. Это может оказаться перспективным направлением для создания новых медицинских и научных приборов, например, для визуализации скрытых объектов. Наконец, мощные электронные пучки остаются основой рентгеновских лазеров, а это тоже движение вперёд в науке, медицине и биотехнологиях.