Физики из Колумбийского университета обнаружили полудираковские фермионы

Физики сделали значительное открытие в области квантовой физики, обнаружив полудираковские фермионы в уникальном топологическом полуметалле — силициде-сульфиде циркония (ZrSiS). Это открытие имеет важное значение для понимания новых форм материи и полноты теории квазичастиц. Исследование было опубликовано в Physical Review X.

Полудираковские фермионы представляют собой редкий класс квазичастиц, обладающих необычными свойствами. Они демонстрируют линейную дисперсию в одном направлении и квадратичную в перпендикулярном. Это приводит к уникальному феномену: масса этих квазичастиц может варьироваться в зависимости от направления их движения. Когда полудираковские фермионы двигаются вдоль одного направления, они могут приобретать массу, тогда как в перпендикулярном направлении становятся безмассовыми. Этот эффект, известный как анизотропия массы, делает их особенно интересными для физиков, поскольку поднимает вопросы о фундаментальных свойствах материи и взаимодействиях частиц.

Несмотря на то что существование полудираковских фермионов было предсказано теоретически более 16 лет назад, их экспериментальное обнаружение оставалось загадкой. Ранее исследователи имели лишь теоретические предпосылки для предположений о наличии этих квазичастиц, а также ограниченные экспериментальные данные, полученные в синтетических системах, таких как фотонные резонаторы и ультрахолодные атомные газы.

Группа ученых под руководством Дмитрия Басова из Колумбийского университета сделала прорыв, экспериментально подтвердив существование полудираковских фермионов в ZrSiS. Исследования проводились с использованием магнитооптической спектроскопии, которая позволяет детально анализировать энергетические структуры веществ. Ученые внимательно изучали спектры отражения в инфракрасной области, придавая особое значение провалам в этих спектрах, что соответствует поглощению, возникающему из-за переходов между уровнями Ландау. Эти переходы происходят в сильных магнитных полях и являются ключевыми для понимания электроники в материалах с топологическими свойствами.

Ранее «ЭкоПравда» информировала о том, что археологи LEIZA расшифровали христианскую надпись с амулета из гробницы III века.