Открытие этой странной частицы может изменить физику

Вещество, которое иногда «теряет» свою массу. Научный прорыв, сделанный случайно, может открыть новые горизонты в материалах будущего.

Открытие этой странной частицы может изменить физику

Учёные неожиданно обнаружили частицу с необычным поведением: она имеет массу, двигаясь в одном направлении, но теряет её, когда меняет траекторию. Эти странные частицы, названные полудираковскими фермионами, были теоретически предсказаны 16 лет назад, но обнаружить их удалось только сейчас, в материале под названием ZrSiS — соединении циркония, кремния и серы.

Открытие началось с изучения квазичастиц — коллективного поведения множества частиц внутри твердого материала. Ведущий автор исследования Иньмин Шао рассказал: «Мы не искали полудираковские фермионы, но обнаружили их, исследуя свойства ZrSiS. Это как найти сокровище, о котором даже не подозревали».

Суть феномена связана с уравнением Эйнштейна, связывающим энергию и массу. Частицы, которые движутся со скоростью света, не могут обладать массой. Но если скорость падает, масса появляется. В случае с полудираковскими фермионами это зависит от направления их движения: по одной траектории они движутся как свет, а по другой сталкиваются с сопротивлением и приобретают массу.

Эта особенность связана со структурой кристаллов ZrSiS. В определённых направлениях квазичастицы движутся легко, словно «скользя» по материалу, но при смене направления они как бы «спотыкаются» о внутреннее сопротивление.

Первоначально исследователи изучали, как электроны реагируют на свет в ZrSiS. Они заметили аномальные закономерности, усиливающиеся в магнитном поле, что стало сигналом присутствия полудираковских фермионов. Хотя пока это фундаментальное открытие, учёные уверены, что материал можно будет использовать, как графен, — тонкий слой ZrSiS может оказаться революционным.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review X. Открытие не только подтверждает теорию, но и задаёт новые вопросы, ответ на которые может изменить подход к созданию сверхсовременных материалов.

Читайте также

Физики РАН указали на ошибку в исследованиях гибридных сверхпроводников

Физики РАН указали на ошибку в исследованиях гибридных сверхпроводников

Китайские ученые создали сверхчувствительный магнитный датчик размером с клетку кожи

Китайские ученые создали сверхчувствительный магнитный датчик размером с клетку кожи

Ученые опровергли миф о том, что арбуз – это ягода

Ученые опровергли миф о том, что арбуз – это ягода

Физики установили новый рекорд в поисках «запрещенного» свойства мюона

Физики установили новый рекорд в поисках «запрещенного» свойства мюона

Ученые научились генерировать и синхронизировать магнитные волны для передачи информации

Ученые научились генерировать и синхронизировать магнитные волны для передачи информации

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию