Физики впервые обнаружили движение электронов со скоростью света в четырех измерениях

Физики смогли изучить электроны Дирака в сверхпроводящем полимере под названием бис(этилендитио)-тетратиафульвален. Это электроны, существующие в таких условиях, которые делают частицы фактически не обладающими массой и позволяющие им вести себя больше как фотоны (частицы света) и двигаться со скоростью света. По словам авторов исследования, опубликованного в журнале Materials Advances, новое открытие позволит лучше понять топологические материалы, которые ведут себя как электронный изолятор внутри и проводник снаружи, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В современном мире все больше исследований нацелены на изучение свойств сверхпроводников, полупроводников и топологических материалов, которые применяются в современных технологиях. Но физики еще многого не знают о том, как себя ведут такие материалы в тех или иных условиях, и какие у них свойства.

Если говорить об электронах Дирака, то они являются обычными электронами, которые оказались в необычных условиях. Понятие об этих электронах ввел физик Поль Дирак почти 10 лет назад, но теперь уже известно, что действительно существуют. Их обнаружили в графене и других топологических материалах.

Чтобы в полной мере использовать потенциал электронов Дирака, нужно лучше понять их свойства, но с этим возникают проблемы. Электроны Дирака сосуществуют с обычными электронами, а потому обнаружить их и изучить их свойства очень тяжело.

Но авторы исследования смогли это сделать с помощью электронного спинового резонанса. Такие заряженные частицы, как электроны имеют спин, то есть собственный момент импульса, который характеризует количество вращательного движения. Вращательное распределение заряда в электроне означает, что каждый из них имеет магнитный диполь. Поэтому, когда на материла воздействует магнитное поле, то оно может вступать во взаимодействие со спинами любых неспаренных электронов и при этом меняет состояние спина.

С помощью этого метода можно находить и исследовать неспаренные электроны и ученые выяснили, что его можно использовать для наблюдения за поведением электронов Дирака в полимере. То есть эти электроны можно выделить среди обычных электронов.

Но для этого, как выяснили физики, электроны Дирака нужно описать в четырех измерениях. То есть кроме обычных трех пространственных измерений еще есть энергетический уровень электрона, который является четвертым измерением.

Изучение электронов Дирака позволило обнаружить то, чего физики ранее не знали. Оказалось, что скорость движения этих электронов является не постоянной и зависит от температуры и угла магнитного поля внутри материала. Таким образом физики стали еще на шаг ближе к полному пониманию свойств электронов Дирака и их поведения, что поможет при использовании их свойств в будущих технологиях.

Как уже писал Фокус, алмаз можно превратить в более твердый материал и физики выяснили, как это сделать. Ученые приблизились к созданию уникальной структуры углерода, которая будет еще более твердой, чем самый твердый материал на Земле.

Также Фокус писал том, что ученые снова попробуют доказать известную математическую теорему, которой почти 400 лет и ее впервые доказали в начале 90-х годов прошлого века. Ученые решили выяснить, насколько верным является прошлое доказательство Великой теоремы Ферма.

Напоминаем, что, как показало новое исследование, посадочный модуль "Чандраян-3" не просто успешно приземлился на Луне, а сделал это с минимальными потерями для спутника Земли, как уже писал Фокус.