Физики нашли странную частицу: ее масса то возникает, то исчезает

Квазичастица приобретает или теряет массу в зависимости от направления своего движения. Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.

Ученые случайно заметили необычное явление во время исследования полуметаллического материала, состоящего из циркония, кремния и серы. Они планировали изучать квантовые взаимодействия и поведение электронов, но вместо этого столкнулась с феноменом, который ранее был только теоретической концепцией — полудираковскими фермионами. Существование подобных квазичастиц предсказали еще 16 лет назад, но наблюдать их до сих пор не удавалось.

Механизм этого явления связан с классической формулой Эйнштейна E = mc², которая описывает взаимосвязь между энергией и массой. Когда квазичастицы движутся в одном измерении внутри кристаллической структуры материала, они перемещаются со скоростью света и не имеют массы. Однако при попытке двигаться в перпендикулярном направлении частицы встречают сопротивление, замедляются и приобретают массу.

Физики сделали открытие изучая ZrSiS с помощью магнитооптической спектроскопии. Они помещали материал в сильное магнитное поле, освещали его инфракрасным светом и анализировали отраженное излучение. В ходе эксперимента ученые фиксировали изменения энергетических уровней электронов при увеличении магнитного поля.

При анализе данных ученые обнаружили неожиданную закономерность в поведении электронов: уровень их энергии следовал особой траектории, которая полностью совпадала с теоретическими предсказаниями существования полудираковских фермионов. «Мы даже не искали квазичастицы, когда начали работу с материалом. Но увидели сигнатуры, которые не могли сразу объяснить», — рассказывает соавтор исследования Иньмин Шао.

Визуализация экспериментов, в которых наблюдали полудираковские фермионы

Для подтверждения наблюдений исследователи провели серию дополнительных измерений и математических расчетов. Они буквально реконструировали движение квазичастиц внутри кристаллической решетки. Шао сравнил это с движением крошечного поезда по сложной сети железнодорожных путей, где на определенных участках частица неожиданно меняет физические свойства.

Исследователи считают, что свойства материала могут стать основой для будущих достижений в ряде новых технологий. Они отмечают, что ZrSiS напоминает графит, слои которого можно разделить, чтобы получить однослойный графен. Физики считают, что после детального изучения материала они смогут контролировать свойства материала с высочайшей точностью.


Читать далее:

323 флакона со смертельными вирусами пропали из лаборатории в Австралии

Болото вместо степи: выяснили, каким был мост между Евразией и Америкой

Квантовый чип Google превзошел суперкомпьютеры на септиллионы лет

Иллюстрация на обложке: Изображение от freepik, сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости
Роспотребнадзор опроверг информацию о новом опасном вирусе в России
Новости
Последствия невесомости для скелета изучили на мышах-космонавтах
Космос
Томские химики создали экономичные катализаторы для зеленой промышленности
Наука
Ученые создали перчатку, с которой можно «ощущать» объекты в виртуальной реальности
Наука
Ученые в тупике: «Уэбб» засек невозможный свет в галактике
Космос