Ученые из Университета штата Пенсильвания и Колумбийского университета впервые обнаружили уникальную квазичастицу, известную как полудираковский фермион, в полуметаллическом материале ZrSiS. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review X.
Полудираковские фермионы — это квазичастицы с необычными свойствами: они не имеют массы при движении в одном направлении, но приобретают ее, если изменяют направление на перпендикулярное. Это поведение обусловлено уникальной структурой электронов в материале. Теоретическое существование таких частиц было предсказано в 2008–2009 годах, однако их экспериментальное подтверждение стало возможным только сейчас.
Исследование проводилось с помощью магнитооптической спектроскопии, которая позволяет изучать взаимодействие инфракрасного света с материалом в условиях сильного магнитного поля. Эксперименты проводились в Национальной лаборатории сильных магнитных полей во Флориде, где использовались мощные магниты и охлаждение образцов до крайне низких температур. В ходе экспериментов ученые наблюдали необычные переходы уровней Ландау, что стало ключевым доказательством существования полудираковских фермионов.
Физики разработали модель, объясняющую наблюдаемое поведение частиц. Согласно анализу, в точках пересечения электронной структуры частицы теряют массу при движении в одном направлении, но приобретают ее при изменении траектории на перпендикулярную. Материал ZrSiS, обладающий слоистой структурой, напоминающей графен, может стать основой для создания однослойных технологий.
Открытие открывает новые перспективы для изучения свойств полудираковских фермионов и их применения в таких областях, как датчики, батареи и квантовые устройства. Однако некоторые аспекты поведения частиц остаются невыясненными.
Ссылка на источник: https://lenta.ru
