Физики сделали удивительное открытие в области физики, подтвердив теорию, выдвинутую 16 лет назад. Ученые обнаружили квазичастицу – группу частиц, действующих как единое целое, которая обладает эффективной массой только при движении в определенном направлении.
В физике масса обычно характеризует свойства частиц, связанные с их энергией и сопротивлением движению. Однако не вся масса одинакова – некоторые измерения соответствуют энергии частицы в состоянии покоя, а другие учитывают энергию, связанную с движением частицы. В данном случае эффективная масса отражает реакцию квазичастицы на внешние силы, которая меняется в зависимости от того, движется ли она вертикально или горизонтально.
В отличие от обычных квазичастиц, сохраняющих постоянную массу независимо от направления движения, обнаруженный полу-дираковский фермион (его официальное название) ведет себя иначе. Это открытие может оказать значительное влияние на такие области, как квантовая физика и электронные датчики.
Исследователи использовали метод, известный как магнитооптическая спектроскопия, который включает изучение материалов с помощью инфракрасного света, отражаемого ими при воздействии сильного магнитного поля. Магнитное поле, используемое в эксперименте, было примерно в 900 000 раз сильнее магнитного поля Земли, что позволило ученым исследовать редчайшие взаимодействия на самых мельчайших масштабах.
Анализ показал, что полу-дираковский фермион не имеет массы в одном направлении (вся его энергия связана с движением), но обладает эффективной массой в другом. Для наглядности исследователи предложили аналогию с маленьким поездом, движущимся по сети путей.
Это открытие знаменует важную веху в физике, особенно для тех, кто впервые предположил существование этого явления в 2008 году. Тем не менее, еще многое предстоит изучить, включая методы выделения слоев из многослойного кристалла ZrSiS, прежде чем можно будет полностью понять его значение и потенциальные применения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review X.
