Парадоксално явление: физиците уловиха частица с еднопосочна маса
Най-накрая е разгадана тайната на полудираковите фермиони.
Учените за първи път следиха квазичастица, която има маса единствено когато се движи в едната посока, до момента в който при придвижване в другата остава без маса. Тези квазичастици, наречени полудиракови фермиони, бяха теоретично планувани за първи път преди 16 години, само че едвам неотдавна бяха открити в кристалите на полуметалния материал ZrSiS. Това изобретение може да открие нови благоприятни условия за създаване на технологии за акумулатори, датчици и други устройства.
Изследването е извършено от учени от Университета на Пенсилвания и Колумбийския университет благодарение на магнитооптична спектроскопия. Този способ включва облъчване на даден материал с инфрачервена светлина под мощно магнитно поле и разбор на отразената светлина. Експериментите са извършени в Националната лаборатория за мощни магнитни полета във Флорида, където се основава едно от най-мощните непрекъснати магнитни полета в света, 900 хиляди пъти по-високо от земното.
За задачите на опитите откривателите са охладили мостри от ZrSiS до температура -452°F, което е единствено няколко градуса над безспорната нула, и са ги облъчили с инфрачервена светлина в мощно магнитно поле. Открити бяха квантови взаимоотношения, които демонстрират съществуването на полудиракови фермиони. Тези квазичастици демонстрират неповторимо държание: когато се движат по една траектория, те се държат като частици без маса, само че когато трансформират посоката си, получават маса.
Откритите свойства се удостоверяват от научен модел, описващ електронната конструкция на ZrSiS. Тази конструкция прилича мрежа от трасета, по които електроните се движат като че ли по „ релси “. В избрани точки, където трасетата се пресичат, придвижването им се трансформира, което води до смяна в държанието им – от придвижване със скоростта на светлината към придвижване с маса.
Полудираковите фермиони бяха предсказани през 2008 година, когато учените допуснаха, че квазичастиците могат да имат маса според от посоката на придвижването си. Наблюдението на модела „ B²/₃ “, описващ зависимостта на енергийните равнища в ZrSiS от магнитното поле, беше основно удостоверение за тяхното битие.
Този материал има слоеста конструкция, сходна на графита, което прави допустимо основаването на свръхтънки пластове, сходни на графена. Графенът към този момент се употребява в редица високотехнологични устройства като суперкондензатори и биомедицински датчици. Изследователите считат, че сходен метод може да бъде прибавен към ZrSiS, което ще даде опция с висока акуратност да се управляват свойствата на полудираковите фермиони.
Въпреки това доста аспекти от държанието на тези частици към момента са мистерия и учените не престават да учат свойствата им, с цел да схванат всички механизми, лежащи в основата на следените феномени. Очакванията са, че ще се появят редица нови потребни технологии и материали.
