Elektr toki haqida gapirganda biz ko'pincha "oqim" so'zini ishlatamiz — go'yo elektronlar simda suv kabi oqib o'tadigan. Ammo haqiqatda suv va elektr mutlaqo boshqacha harakat qiladi. 1960-yillardan beri nazariyotchilar elektronlarni haqiqatan ham suvga o'xshab oqishga majbur qilish mumkinligini taxmin qilishgan. Endi fiziklar bu orzuni amalga oshirdi — va natijalar elektronika va kvant fizikasini butunlay yangicha ko'rishga undamoqda.

Suv va elektr: bir xil ko'rinadi, lekin butunlay boshqacha

Suv molekulalari oqimda birgalikda harakat qiladi — ular bir-biriga to'qnashganda impulsi saqlanadi va ular kollektiv, uyushgan harakatni hosil qiladi. Girdoblar, tezkor va sekin oqim zonalari — bularning barchasi shu impuls saqlanishi tufayli yuzaga keladi. Kolumbiya universiteti fizigi Kori Din buni shunday tushuntiradi: "Suv faqat boshqa suvni ko'radi — u bilan to'qnashadi, unga o'xshab harakat qiladi."

Elektronlar esa aksincha. Mis sim ichidagi elektron mis atomlari tebranishi yoki metallda begona atomlar — "aralashmalar" — bilan to'qnashganda energiyasini yo'qotadi va barcha yo'nalishlarga sachraydi. Bu "dispersiv oqim" deyiladi — qumga singib borayotgan suvga o'xshash harakat. Har bir elektron o'z yo'lida, boshqalarga e'tiborsiz harakatlanadi. Bu holat zamonaviy elektron nazariyasining asosini tashkil qiladi va ko'p hodisalarni tushuntiradi — masalan, issiq sim nima uchun sovuqqa qaraganda ko'proq qarshilik ko'rsatishi.

Ammo 1963-yilda sovet fizigi Radii Gurzhi qiziqqan savol bor edi: agar elektronlar faqat bir-biri bilan to'qnashsa — suv molekulalari kabi impulsini saqlab — nima bo'ladi? U hisob-kitob qildi va hayratlanarli natijaga keldi: bunday holатда isitish elektr tokiga qarshilik emas, balki yordam beradi. Iliq asal sovuqqa qaraganda quyuqroq bo'lganidek. Bu "Gurzhi effekti" deb ataldi. Ammo o'sha davrda u unchalik e'tibor tortmadi — real simlarda aralashmalar juda ko'p edi va bu effektni kuzatish deyarli imkonsiz ko'rinardi.

Grafen: hamma narsani o'zgartirgan material

2004-yilda Andre Geym va Konstantin Novoselov ajoyib kashfiyot qildi: oddiy qalam qo'rg'oshini skotch bilan ajratib, uglerod atomlarining asal uyasi shaklidagi bir qavatli sirtini — grafenni — olish mumkin ekan. Bu kashfiyot ularga Nobel mukofotini olib keldi.

Grafen fiziklar uchun orzudagi material edi. "Bu termodinamik jihatdan go'zal kristall. U yerdan tayyor holda, juda kam aralashmalar bilan chiqadi" — deydi Din. Aralashmasiz kristallda elektronlar mis atomlari kabi to'siqlar o'rniga faqat bir-biri bilan to'qnashadi — impulsni saqlab, haqiqiy suyuqlikka o'xshab harakat qila boshlaydi.

Fiziklar grafenni boshqa materiallarning ta'sirisiz o'rganishni o'rganishi taxminan o'n yil vaqt oldi. Ammo 2017-yilda Geym va hamkasblari grafendan yasalgan lentaga tor bo'g'iz o'yib, orqasidan elektronlarni o'tkazdi va qarshilikni o'lchadi. Harorat oshganda qarshilik kamaydi — Gurzhi effekti to'liq namoyon bo'ldi. Yarim asr oldin qog'ozda qolgan bashorat haqiqat bo'ldi.

Ko'zga ko'rinadigan elektron girdoblar

2022-yilda Isroilning Vayzman ilm instituti fiziklari elektronlarning oqishini bevosita ko'rishga muvaffaq bo'ldi. Ular grafenge o'xshash material — volfram diselenid — dan vertikal sim shakli yasadi va uning o'rtasiga Mikki Maus qulog'iga o'xshash ikki doira biriktirdi. Elektronlar simdan oqib o'tib, quloqlarga ham kirib chiqganda, guruh ularning harakatini elektronlar hosil qilgan magnit maydoni orqali kuzatdi.

Natijada ajoyib narsa ko'rindi: quloqlarda elektronlar teskari yo'nalishda aylanuvchi girdoblar hosil qildi — aynan daryo egilgan joyda suvning orqaga buriliб girdoba hosil qilishiga o'xshab. Bu nafaqat nazariy bashoratni tasdiqladi — bu elektronlarning haqiqatan ham suyuqlikka o'xshab harakat qilayotganini ko'zga ko'rinadigan darajada isbotladi.

Tovush to'sig'ini yorib o'tish: elektron zarba to'lqini

2025-yilda Dinning laboratoriyasida ishlagan postdok Yoxannes Geurs bu g'oyani "ekstremal darajaga" olib bordi. Sekin oqayotgan suyuqlik va tez oqayotgan suyuqlik boshqacha xatti-harakat ko'rsatadi. Havo ham suyuqlik — havo molekulalari to'qnashganda impulsini saqlaydi. Samolyot havo to'sig'ini — tovush tezligini — yorib o'tganda "sonic boom" deb ataladigan zarba to'lqini hosil bo'ladi. Geurs o'yladi: elektronlar bilan ham xuddi shunday qilish mumkinmi?

Eng tez elektron suyuqligini olish uchun u grafendan raketa dvigatellarida ishlatadigan "de Laval soplo" shaklini o'ydi — bu shakl gazni tezlashtirish uchun mo'ljallangan. Keyin elektronlarni bu tor bo'g'izdan o'tkazdi. Natijada elektronlarning tezligi "elektron suyuqligidagi tovush tezligidan" — soniyasiga bir necha yuz kilometrdan — oshib ketdi. Bu tezlashgan elektronlar pastroqdagi sekin elektronlarga urilganda, sekin elektronlar yo'ldan chiqib keta olmadi va suyuqlik siqildi — zarba to'lqini hosil bo'ldi.

Tadqiqotchilar nanometr o'lchamidagi metall uchni namuna bo'ylab siljitib, elektr maydonidagi kichik o'zgarishlarni o'lchadi va shu siqilishni aniqladi. Zarba to'lqini elektron suyuqligining "tovush to'sig'i" haqiqatan ham yorib o'tilganini isbotladi. "Bu haqiqatan ham hozirgi chegara" — deydi Irvindagi Kaliforniya universitetidan fizik Tomas Skaffidi.

Nima uchun bu muhim?

Bunday tajribalar tadqiqotchilarning elektronlar ustidan nazoratini yangi darajaga olib chiqadi. Elektronlar suyuqlik kabi harakat qilganda, ular o'tayotgan kanal shakliga — Mikki Maus qulog'imi yoki soplo shaklimi — mos ravishda o'z harakatini o'zgartiradi. Skaffidi shunday deydi: "Qurilmangiz uchun turli shakllardan foydalanib, juda xilma-xil fizikani amalga oshirish mumkin." Bu kelajakda butunlay yangi turdagi elektron qurilmalar yaratishga zamin yaratishi mumkin.

Bundan tashqari, bu tajribalar nazariyotchilar uchun ham yangi tafakkur yo'li ochadi. Odatda elektronlar tizimini tushunish uchun har bir zarrachaning harakatini alohida kuzatish kerak — bu amalda imkonsiz darajada murakkab. Ammo elektronlar suyuqlik kabi oqsa, zichlik va qovushqoqlik kabi yuqori darajali xususiyatlarni bilib, standart gidrodinamika tenglamalari bilan butun tizimni tasvirlash mumkin bo'ladi.

Kolorado universitetidan nazariy fizik Endryu Lukas bu ishning kengroq ahamiyatini shunday izohlaydi: "Bu boshqa, murakkabroq kvant tizimlarini tushunish uchun "kichik qadam". Boshqa murakkab kvant tizimlarda ham o'xshash katta miqyosdagi oqim xatti-harakatini aniqlashga yordam beradigan saqlanish qonunlarini topish mumkin bo'lishi mumkin." Balki elektron suyuqliklarni laboratoriyada hosil qilib davom etish va ularning girdoblarini gidrodinamika orqali tasvirlab, nazariyotchilar elektronlarning g'alati yo'qolib ketganga o'xshash boshqa sir-asrор holatlarini tushuntirishga qodir bo'lishadi.

Yangi tafakkur tarzining boshlanishi

Yuz yildan ko'proq vaqt davomida fiziklar elektronlarni individual zarrachalar sifatida ko'rib keldi. Har bir to'qnashuv, har bir harakat alohida hisoblandi. Ammo grafen va zarba to'lqini tajribalari shuni ko'rsatdiki, ba'zi sharoitlarda elektronlar bu individual tabiatdan voz kechib, birgalikda — suvdek — harakat qila oladi.

Bu nafaqat ilmiy qiziqish. Elektronika sanoati doimiy ravishda yangi materiallar va yangicha fizikani izlaydi. Elektron suyuqliklar bu qidiruv uchun butunlay yangi maydon ochmoqda. Lukas yakunlaydi: "Bu hech qanday darslik paradigmasida tushuntirib bo'lmaydigan narsaning juda jozibali namoyishi."

Manba: Quanta Magazine — "Physicists Make Electrons Flow Like Water", muallif: Charlie Wood (11-fevral, 2026). Maqola o'zbek tiliga moslashtirilgan va qayta ishlangan.