Исследователи в ходе эксперимента с «полуметаллическим» материалом выявили странные частицы, что не имеют массы, если двигаются в определенном направлении. Зато обретают массу при изменении траектории, перпендикулярно первоначальному вектору.
Как сообщает New-Science.ru со ссылкой на публикацию в Physical Review X, результат удалось достичь, воздействуя на материал экстремальными условиями, в частности, магнитным полем, более чем в 10 миллионов раз превышающим магнитное поле Земли. Эксперимент может проложить путь к открытию новых физических явлений.
Фермионами Дирака называют частицы с полуцелым спином (1/2, 3/2, 5/2 и т.д.), отличающиеся от своих античастиц. В 2016 году была высказана гипотеза о существовании особой категории фермионов, не имеющих массы в одном направлении, но становящихся массивными в направлении, перпендикулярном изначальному.
Эти гипотетические частицы назвали «полудираковскими фермионами». Данные квазичастицы (группы частиц, коллективное поведение которых можно рассматривать как одну частицу) до сих пор не были обнаружены.
Одним из материалов, исследуемых для обнаружения полудираковских фермионов, являются полуметаллы. Они имеют особое свойство переноса частиц благодаря структуре полосы проводимости и выраженным топологическим характеристикам, поэтому они особо перспективны для использования в электронике.
Поначалу предлагалось использовать материалы на основе графена, но они показали неубедительные результаты. Сейчас командой из Университета штата Пенсильвания предложен новый экспериментальный протокол, впервые позволивший надежно обнаружить частицу.
В новом алгоритме применен полуметалл на базе циркония, кремния и серы. Подобно металлам, он проводит электричество, но при действии экстремальных условий проявляет необычные свойства. Исследователи подвергли материал охлаждению до температуры, близкой к абсолютному нулю. Вторым особым фактором стало магнитное поле, более чем в 10 миллионов раз превышающее показатели магнитного поля Земли.
При таких условиях есть возможность менять траектории электронов внутри материала, с линейных на круговые спиральные траектории. Это говорит о том, что электроны обретают чувствительность к квантовым эффектам. А значит, могут вести себя как волны, способные усиливаться по мере движения по траектории и генерировать полудираковские фермионы.
Команда решила проверить, что созданные частицы реально получили свойства полудираковских фермионов, облучая материал инфракрасными импульсами и анализируя, как они отражались от присутствующих частиц. Также меняли интенсивность магнитного поля и частоту инфракрасного излучения. При направлении магнитного поля в ту же сторону, что и движение частиц, было впечатление, что у них нет массы. Но если поле прилагали перпендикулярно частицам, они становились заметно массивнее.
Эксперимент важен еще и в плане познания новых физических процессов, т.к. полудираковские фермионы можно оценивать как гибриды между обычными электронами и экзотическими космическими частицами, например, безмассовыми нейтрино.
Мощнейший зафиксированный космический взрыв длился 27 дней
Астрономы обнаружили удивительный гамма-всплеск (GRB), который по сравнению с другими подобными космическими взрывами представляет собой настоящий гигант. Особенность этого гамма-всплеска заключается в том, что его центральный двигатель оставался активным около…
Ученые считают, что черные дыры могут не только сливаться, но и разделяться
Детекторы равитационных волн показали, что черные дыры часто сталкиваются, при этом сливаются, образуя более крупные черные дыры. Физики теперь исследовали, возможно ли обратное — расщепление одной черной дыры на две…
В диске обломков белого карлика обнаружены планеты-призраки
Конец жизни звезды может не означать конец существования окружающих её планет. Недавние открытия показали, что планеты могут формироваться заново или переживать драматический процесс превращения красного гиганта в белый карлик. В…
Один из крупнейших налетов на Москву и 1 214 БПЛА. Главное об атаках ВСУ на российские регионы
Силы ПВО за ночь перехватили и уничтожили 1 214 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Попытка атаки беспилотников ВСУ на Москву, предпринятая минувшим вечером и ночью, стала…
Шуваев: в Белгородской области из-за атак ВСУ погиб человек
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области свыше 110 раз за прошедшие сутки. В результате погиб мирный житель, еще семь получили ранения, сообщил губернатор Александр Шуваев в "Максе". "К большому…
Хинштейн: в Курской области при атаках ВСУ пострадали пять человек
Вооруженные силы Украины (ВСУ) продолжают атаковать территорию Курской области - за минувшие сутки в результате ударов пострадали пять человек. Об этом сообщил глава региона Александр Хинштейн в "Максе". "В результате…
США не перестанут вооружать Украину
Стремление Белого дома к миру на Украине выглядит в высшей степени сомнительным. Зачем разворачивать...
Ученые обнаружили, что в Арктике существуют три различных климатических зоны
Новое исследование выявило три различных атмосферных зоны в Арктике, каждая из которых по-разному ре...
Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".