Фізики вперше виявили рух електронів зі швидкістю світла в чотирьох вимірах

Фізики змогли вивчити електрони Дірака в надпровідному полімері під назвою біс(етилендітіо)-тетратіафульвален. Це електрони, що існують у таких умовах, які роблять частинки такими, що фактично не володіють масою, і дають їм змогу поводитися більше, як фотони (частинки світла), і рухатися зі швидкістю світла. За словами авторів дослідження, опублікованого в журналі Materials Advances, нове відкриття дасть змогу краще зрозуміти топологічні матеріали, які поводяться, як електронний ізолятор всередині та провідник зовні, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У сучасному світі дедалі більше досліджень націлені на вивчення властивостей надпровідників, напівпровідників і топологічних матеріалів, які застосовуються в сучасних технологіях. Але фізики ще багато чого не знають про те, як поводяться такі матеріали в тих чи інших умовах і які в них властивості.

Якщо говорити про електрони Дірака, то вони є звичайними електронами, які опинилися в незвичайних умовах. Поняття про ці електрони ввів фізик Поль Дірак майже 10 років тому, але тепер уже відомо, що вони дійсно існують. Їх виявили в графені й інших топологічних матеріалах.

Щоб повною мірою використовувати потенціал електронів Дірака, потрібно краще зрозуміти їхні властивості, але з цим виникають проблеми. Електрони Дірака співіснують зі звичайними електронами, а тому виявити їх і вивчити їхні властивості дуже важко.

Але автори дослідження змогли це зробити за допомогою електронного спінового резонансу. Такі заряджені частинки як електрони мають спін, тобто власний момент імпульсу, який характеризує кількість обертального руху. Обертальний розподіл заряду в електроні означає, що кожен із них має магнітний диполь. Тому, коли на матеріал впливає магнітне поле, то воно може вступати у взаємодію зі спінами будь-яких неспарених електронів і змінює стан спіна.

За допомогою цього методу можна знаходити й досліджувати неспарені електрони, і вчені з'ясували, що його можна використовувати для спостереження за поведінкою електронів Дірака в полімері. Тобто ці електрони можна виділити серед звичайних електронів.

Але для цього, як з'ясували фізики, електрони Дірака потрібно описати в чотирьох вимірах. Тобто, крім звичайних трьох просторових вимірів, ще є енергетичний рівень електрона, який є четвертим виміром.

Вивчення електронів Дірака дало змогу виявити те, чого фізики раніше не знали. Виявилося, що швидкість руху цих електронів є не постійною та залежить від температури й кута магнітного поля всередині матеріалу. Так фізики стали ще на крок ближче до повного розуміння властивостей електронів Дірака та їхньої поведінки, що допоможе під час використання їхніх властивостей у майбутніх технологіях.

Як уже писав Фокус, алмаз можна перетворити на твердіший матеріал, і фізики з'ясували, як це зробити. Учені наблизилися до створення унікальної структури вуглецю, яка буде ще твердішою, ніж найтвердіший матеріал на Землі.

Також Фокус писав про те, що вчені знову спробують довести відому математичну теорему, якій майже 400 років, і її вперше довели на початку 90-х років минулого століття. Дослідники вирішили з'ясувати, наскільки правильним є минулий доказ Великої теореми Ферма.

Нагадуємо, що, як показало нове дослідження, посадковий модуль "Чандраян-3" не просто успішно приземлився на Місяці, а зробив це з мінімальними втратами для супутника Землі, як уже писав Фокус .