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 скорректировали закон отражения для двумерного мира

Физики скорректировали закон отражения для двумерного мира

Ученые усомнились в глобальной катастрофе на Земле 2 миллиарда лет назад

Ученые усомнились в глобальной катастрофе на Земле 2 миллиарда лет назад

Генная терапия CRISPR снизила уровень «плохого» холестерина вдвое на целый год

Генная терапия CRISPR снизила уровень «плохого» холестерина вдвое на целый год

Моющие средства с отдушками выбрасывают в воздух триллионы твердых наночастиц

Моющие средства с отдушками выбрасывают в воздух триллионы твердых наночастиц

Российский «вечный» генератор: эффект Зеебека и энергия 24/7 от разницы температур

Российский «вечный» генератор: эффект Зеебека и энергия 24/7 от разницы температур

Ученые выяснили, что глубоко внутри Земли может менять продолжительность суток

Ученые выяснили, что глубоко внутри Земли может менять продолжительность суток

Столкновения ядер золота указали на возможную критическую точку ядерной материи

Столкновения ядер золота указали на возможную критическую точку ядерной материи

Вирус Зика обманул науку: патоген собирается без «жизненно важного» белка

Вирус Зика обманул науку: патоген собирается без «жизненно важного» белка

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Ученые подобрали оптимальные места посадки на Венере

Ученые подобрали оптимальные места посадки на Венере

Метод контроля тяги на каждом колесе сделает тяжелую технику умнее

Метод контроля тяги на каждом колесе сделает тяжелую технику умнее

Из камыша сделали фильтр для удаления синтетических красителей из сточных вод

Из камыша сделали фильтр для удаления синтетических красителей из сточных вод

Tesla в 10 раз увеличила производство роботов Optimus, но они все еще плохо справляются с новыми задачами

Tesla в 10 раз увеличила производство роботов Optimus, но они все еще плохо справляются с новыми задачами