Шукали 16 років: фізики вперше виявили частинку, яка має масу тільки в одному випадку

Як показало нове дослідження, напівдираковський ферміон, квазічастинка, що поводиться як єдине ціле, все-таки існує. У 2008 році фізики вперше припустили можливість її існування і новий експеримент довів цю теорію. Виявилося, що ця квазічастинка має масу тільки тоді, коли рухається в одному напрямку і не має маси під час руху в іншому. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review X, пише ScienceAlert.

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

У той час як звичайні квазічастинки мають одну й ту саму масу незалежно від напряму їхнього руху, напівдираківський ферміон, як показало дослідження, суперечить цим правилам. Уперше існування цієї частинки фізики передбачили 2008 року і відтоді намагалися її виявити і нарешті їм це вдалося. Нове відкриття має важливе значення для квантової фізики, а також для індустрії створення деяких електронних пристроїв.

Усі елементарні частинки ділять на два види: ферміони і бозони. До ферміонів, наприклад, відносять кварки, електрони, протони і нейтрони. Діраківські ферміони були виявлені фізиком Полем Діраком. Ці ферміони, як у формі звичайної частинки, так і у формі квазічастинки, мають властивості, що проявляються в протилежних формах частинок і античастинок.

Дивний напівдираківський ферміон фізикам вдалося виявити всередині напівметалу ZrSiS, який охолодили до температури мінус 269 градусів Цельсія. За такої температури частинки поводяться незвично і проявляють квантові ефекти. Проявом таких ефектів для напівдираківського ферміона є те, що ця квазічастинка має масу лише тоді, коли рухається в одному напрямку і не має маси під час руху в іншому. Наявність маси проявляється залежно від напрямку ліній магнітного поля, як з'ясували фізики.

Напівметалами називають матеріали, які проводять електрику як метали, але все змінюється в екстремальних умовах. При сильному охолодженні напівметалу частинки в ньому почали рухатися незвичним чином і матеріал демонстрував квантові ефекти, які змушували частинки діяти як хвиля.

Вчені направляли на напівметал інфрачервоне випромінювання і піддали впливу магнітного поля, яке в 900 000 разів сильніше за магнітне поле Землі. У результаті вчені з'ясували, що дивну поведінку в напівметалі демонструє якраз теоретичний напівдираківський ферміон. Дослідження показало, що ці квазічастинки спочатку рухаються так, ніби у них немає маси, але потім, коли напрямок руху змінюється, маса з'являється. При цьому в цьому випадку напівдираківські ферміони являють собою дуже масивні частинки. Поки що це явище вчені не можуть повністю пояснити і мають намір продовжити далі свої експерименти.

Як уже писав Фокус, фізики виявили нове явище, що отримало назву альтермагнетизм. Цей новий вид магнетизму можна використовувати для створення більш ефективних електронних пристроїв.

Також Фокус писав про те, що Міжнародна космічна станція виявила щось невідоме в 90 км над Землею. Вчені виявили якісь хвилі, які прориваються через атмосферу нашої планети.