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
Ученые предостерегают от создания зеркальных бактерий: они угрожают жизни
Наука
Астрономы наблюдали редкий гамма-всплеск от черной дыры в соседней галактики
Космос
Генетики выяснили, когда неандертальцы скрещивались с современными людьми
Наука
В Google оценили риски для криптографии с появлением квантового чипа Willow
Новости
На звездах, подобных Солнцу, супервспышки происходят чаще, чем считалось
Космос
Google Play закрывает монетизацию для разработчиков из России
Новости
НАСА установило причины «первой авиакатастрофы на Марсе»
Космос
Университетский стартап из Грозного разработал VR-тренажер для хоккеистов
Новости
Микророботы из гидрогеля уменьшили раковые опухоли у мышей
Наука
Форум по робототехнике для школьников и студентов пройдет в Иннополисе
Иннополис
В пещере «первых Homo sapience Евразии» обнаружили ритуальную комнату
Наука
Эксперты обсудили путь от замещения импорта к технологическому лидерству
Наука
В ранней Вселенной нашли галактику, напоминающую юный Млечный Путь
Космос
Материал с МКС лучше земных аналогов активирует восстановление костей
Космос
Болото вместо степи: выяснили, каким был мост между Евразией и Америкой
Наука
Горбатый кит в поисках партнера пересек три океана и проплыл 13 000 км
Наука
Химики создали суперустойчивые кишечные палочки для промышленности
Наука
В IBM придумали как в пять раз быстрее обучать ИИ и экономить энергию
Новости
«Т-Технологии» бесплатно предоставит разработчикам российские модели ИИ
Новости
Ростелеком переходит на российский репозиторий исходного кода, разработанный в Университете Иннополис
Иннополис