Magnet 900.000-krat močnejši od Zemlje razkril nenavadne kvazidelce
Znanstveniki so naredili izjemen napredek pri razumevanju fizikalnih lastnosti delcev, imenovanih kvazidelci, ki imajo maso v eni smeri, v drugi pa so brez mase. Raziskovalci z Univerze Penn State in Columbia so v sodelovanju z Nacionalnim laboratorijem za visoko magnetno polje na Floridi potrdili obstoj pol-Diracovih fermionov, posebne vrste kvazidelcev, ki so jih teoretizirali že pred 16 leti.
Pol-Diracovi fermioni so bili prvič opaženi v kristalu ZrSiS, srebrno obarvanem polkovinskem materialu, med poskusi z najmočnejšim hibridnim magnetom na svetu, ki je 900.000-krat močnejši od Zemljinega magnetnega polja, navaja Interesting Ingineering. Yinming Shao, glavni avtor raziskave, je pojasnil, da so na začetku delali z materialom brez pričakovanja, da bodo odkrili te delce, vendar so jih podpisi kvazidelcev presenetili.
Kvazidelci so v nekaterih pogojih brez mase, kar pomeni, da se gibljejo s svetlobno hitrostjo, v drugih pa delujejo kot masivni delci. Takšno paradoksalno obnašanje so znanstveniki opazovali s tehniko magnetooptične spektroskopije, kjer material osvetlijo z infrardečo svetlobo pod močnim magnetnim poljem in analizirajo odbito svetlobo.
Kvantni pojavi v ekstremnih razmerah
V laboratoriju so raziskovalci vzorce ZrSiS ohladili na -452 °F, kar je blizu absolutne ničle, in jih izpostavili izjemno močnemu magnetnemu polju. Pri tem so opazili nenavadne vzorce v energijskih prehodih elektronov, ki niso sledili običajnim zakonitostim, temveč tako imenovanemu “B^(2/3) zakonu moči”, značilnemu za pol-Diracove fermione.
Elektroni so v določenih smereh delovali kot brezmasni delci, medtem ko so v pravokotnih smereh pridobili maso. To edinstveno vedenje izhaja iz večplastne strukture ZrSiS, podobne grafitu in grafenu. Po besedah raziskovalcev lahko to odkritje prinese pomembne aplikacije v tehnologijah, kot so baterije, senzorji in biomedicinske naprave.
Ena najvznemirljivejših možnosti, ki jih odkritje ponuja, je uporaba v enoplastnih strukturah, podobnih grafenu. Po besedah Shaa lahko enoplastni rez te spojine omogoči izkoriščanje lastnosti pol-Diracovih fermionov s podobno natančnostjo, kot jo ima grafen. Kljub temu ostaja veliko nerešenih vprašanj glede kvantnih pojavov, ki so jih opazili.
Podrobnosti raziskave, ki poudarja potencial za prihodnje tehnološke preboje, so bile objavljene v prestižni reviji Physical Review X.
Portal24; Foto: Pixabay/fotografija je simbolna