Искали 16 лет: физики впервые обнаружили частицу, которая имеет массу только в одном случае

Новое исследование открыло существование частицы, которую называют полудираковским фермионом.

Это квазичастица, которая ведет себя необычным образом, имея массу только в одном направлении и теряя её при движении в другом. Исследования подтвердили теорию, выдвинутую физиками в 2008 году, и доказали, что такие фермионы действительно существуют.

Физики ранее предсказали существование полудираковских фермионов, которые должны обладать свойствами, отличными от обычных квазичастиц, таких как электроны или протоны. Обычные квазичастицы, как правило, имеют массу, независимо от направления их движения. Однако полудираковские фермионы нарушают это правило. Важно, что их масса проявляется только тогда, когда они движутся в определённом направлении, а при движении в другом направлении они становятся безмассовыми.

Эти фермионы были обнаружены в полуметалле ZrSiS, который был охлаждён до температуры около -269°C, что позволяет частицам проявлять квантовые эффекты. Эксперимент показал, что полудираковские фермионы не ведут себя как обычные частицы: при воздействии сильного магнитного поля и инфракрасного излучения их движение стало необычным. Квазичастицы в этом материале сначала двигаются как безмассовые, но при изменении направления движения приобретают массу.

Результаты эксперимента, проведённого при магнитном поле, в 900 000 раз сильнее магнитного поля Земли, показывают, что эти фермионы ведут себя как очень массивные частицы при изменении направления движения. Это открытие имеет важное значение для квантовой физики, а также может оказать влияние на разработки новых электронных устройств.

Однако полное объяснение этого странного поведения пока не найдено, и учёные планируют продолжить исследования, чтобы лучше понять механизмы, лежащие в основе существования этих квазичастиц.

Источник: ScienceAlert