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
Темные фабрики: будущее промышленности без человека
Мнения
Астрономы открыли рекордно далекую от звезды суперземлю
Космос
Датские ученые омолодили стволовые клетки, изменив их «диету»
Наука
Биологи описали стратегии любви у мышей: защищаться или «странствовать»
Наука
Якутские инженеры создали боевого «Скорпиона» для битвы роботов
Новости
Количество DDoS-атак удвоилось в первом квартале 2025 года
Новости
Сдвиг поверхности земли при землетрясении зафиксировали из космоса
Космос
Не так уж жарко: выяснилось, какая погода была на Марсе в прошлом
Космос
Целый океан исчез на Земле: как это изменило историю нашей планеты
Наука
Минцифры запускает эксперимент с ИИ на «Госуслугах»: что он будет делать
Новости
Сжигать жир можно с помощью мыслей: как это работает
Наука
Маркетплейсы превратили шопинг в зависимость: как не потратить свои деньги
Наука
ChatGPT научили материться, как сантехника Валеру из Омска
Новости
Написать научный труд в эпоху нейросетей: как сделать ИИ помощником?
Мнения
Следы «долгожданной» черной дыры нашли в соседней галактике
Космос
В Анапе испытали устройство для сбора мазута со дна моря
Наука
Филиппинские физики создали дешевые жидкие линзы из обычной воды
Наука
Perplexity вслед за OpenAI заявила в суде о желании приобрести Chrome
Новости
В МГУ разработали математическую модель для предотвращения давки
Наука
Посмотрите на самое подробное изображение Солнца, сделанное зондом Solar Orbiter
Космос