Cząstka zyskuje lub traci masę w zależności od kierunku, w którym się porusza

Zespół naukowców przypadkowo odkrył cząstkę, która ma masę tylko wtedy, gdy podróżuje w jednym kierunku. Fermiony Semi-Diraca po raz pierwszy przewidziano 16 lat temu.

Fizycy po raz pierwszy zaobserwowali kwazicząstkę – zbiór cząstek zachowujących się tak, jakby były jedną – która nie ma masy, gdy porusza się w jednym kierunku, ale ma ją, gdy porusza się w drugim.

Według kwazicząstki tzw fermion półDiracapo raz pierwszy wysunięto teorię 16 lat temu, ale dopiero niedawno odkryto go w krysztale materiału zwanego ZrSiS (cyrkon-krzem-siarka), znanego również jako półmetal Diraca.

„To było całkowicie nieoczekiwane”- powiedziała badaczka Yinming Shao. „Kiedy zaczynaliśmy pracę z tym materiałem, nawet nie szukaliśmy fermionu pół-Diraca, ale zobaczyliśmy podpisy, których nie rozumieliśmy. W pierwszej obserwacji je wykryliśmy dzikie kwazicząstki które czasem poruszają się tak, jakby miały masę, a czasem jakby jej nie miały.

Cząstka nie może mieć masy, jeśli jej energia pochodzi wyłącznie z ruchu, co oznacza, że ​​jest to zasadniczo czysta energia poruszająca się z prędkością światła. Na przykład foton nie ma masy, ponieważ porusza się z prędkością światła.

Według ogólnej teorii względności Einsteina nic, co ma masę, nie może osiągnąć prędkości światła, ponieważ przyspieszenie go do tej prędkości wymagałoby nieskończonej ilości energii. Ale i odwrotnie, jeśli bezmasowa cząstka zwalnia od prędkości światła, zyskuje masę.

Dokładnie tak dzieje się w tym przypadku: gdy kwazicząstki przemieszczają się w jednym wymiarze wewnątrz kryształów ZrSiS, robią to z prędkością światła, więc nie mają masy. Ale gdy tylko spróbują podróżować w innym kierunku, napotkasz opór, zwolnij i zyskaj masę.

Zespół odpowiedzialny za publikację w Physcal Review X twierdzi, że odkrycie może ostatecznie otworzyć szerokie spektrum zastosowań ZrSiS podobnego do grafenu.