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
«Уэбб» раскрыл тайну центра Млечного Пути: почему там формируется слишком мало звезд
Космос
Рак распространяется как сеть: российские ученые наблюдали в 3D особенности развития опухолей
Наука
Солнечная буря сдавила магнитное поле Юпитера «как гигантский мяч для сквоша»
Космос
Анализ крови определяет стадию болезни Альцгеймера с точностью 92%: это поможет подобрать терапию
Наука
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука