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.
Астрофизики: Полное исчезновение грозит Вселенной через 20 миллиардов лет
Учёные продолжают исследовать тёмную энергию. Новые данные говорят о том, что расширение Вселенной сменится сжатием, а итоговым актом её истории станет гибель через феномен «Большого хруста» примерно через 20 миллиардов…
Ученые предложили новую версию образования Средиземного моря
Исследователи долгое время считали, что 5 миллионов лет назад внезапное масштабное наводнение затопило засушливое, засоленное Средиземное море. Оказалось, что этого, вероятно, не произошло, но драматических событий всё равно было предостаточно.…
Образцы лунной породы ставят под сомнение теорию «поздней бомбардировки»
Появляются результаты анализа образцов, доставленных китайской миссией Chang'e-6 на обратную сторону Луны. Они впервые позволяют детально изучить геологию и историю обратной стороны, а недавняя статья, опубликованная в журнале Science Advances…
МО: за ночь над регионами России сбили 113 украинских беспилотников
Силы ПВО за ночь сбили 113 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Два мирных жителя получили ранения в результате атаки дронов на Брянскую область. Возгорание резервуара с…
Хинштейн: за сутки ВСУ 22 раза атаковали приграничные районы Курской области
В Курской области 18 беспилотников Вооруженных сил Украины (ВСУ) были сбиты за прошедшие сутки, 22 раза ВСУ применили артиллерию по отселенным районам региона. Об этом сообщил губернатор Александр Хинштейн. "Всего…
Тимур Иванов подал иск к МО РФ за игнорирование просьбы об отправке на СВО
Бывший заместитель министра обороны РФ Тимур Иванов, осужденный за растрату и вывод около 3,9 млрд рублей из банка "Интеркоммерц", подал иск к Минобороны из-за игнорирования просьбы заключить с ним контракт…
НАТО готовит балто-скандинавский кулак против России
От блокады Калининградской области до ударов по Санкт-Петербургу – так эксперты оценивают потенциаль...
В Сахаре обнаружен удивительный спинозавр, не похожий ни на один из известных
Описан новый вид спинозавра с впечатляющим головным убором, и место его обнаружения является веским ...
Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!
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)".