Американские ученые впервые наблюдали полудираковские фермионы — квазичастицы, которые обладают уникальным свойством: масса появляется при движении в одном направлении, но исчезает в другом. Эти фермионы, предсказанные теоретиками еще в 2008-2009 годах, были случайно обнаружены в кристалле полуметалла ZrSiS. Исследование проводилось с использованием метода магнитооптической спектроскопии, а результаты показали энергетические уровни Ландау, соответствующие теоретическим предсказаниям о таких частицах.
Эксперименты проводились в Национальной лаборатории сильного магнитного поля во Флориде, где на охлажденный до почти абсолютного нуля образец воздействовали сильным магнитным полем и инфракрасным светом. Эти условия позволили обнаружить странные закономерности в движении электронов. Электроны в кристалле, подобно поездам на пересекающихся путях, могут двигаться со скоростью света или приобретать массу в зависимости от направления.
Для объяснения этих явлений ученые разработали модель, описывающую электронную структуру ZrSiS. Важным шагом станет разделение материала на слои для управления свойствами полудираковских фермионов, аналогично тому, как сегодня контролируются свойства графена. Такие исследования открывают новые перспективы в разработке квантовых технологий.
Открытие также имеет значение для изучения тяжелых фермионов, которые ранее исследовались только в трехмерных кристаллах. Новый материал ZrSiS с его многослойной структурой позволяет изучать квантовые феномены в другой плоскости, что может привести к созданию революционных технологий, таких как сверхпроводимость и высокоэффективные датчики.
#космос #наука #познавательное #технологии
