Новый полуметаллический материал может открыть новую отрасль физики

Физики открыли новый полуметаллический материал и утверждают, что это может быть только основой новой отрасли физики. Полуметаллические материалы, также известные как фермионы Вейля, были замечены во время двойных исследований в Соединенных Штатах и ​​Австралии.

Исследователи в одном месте теоретизировали, как это могло существовать, в то время как другая команда измеряла его свойства через океан. Квазичастицы в полуметаллическом материале являются результатом взаимодействия многих частиц, заставляя их двигаться со скоростью света приблизительно три миллиона, несмотря на то, что они имеют нулевую массу.

(Источник: Daily Mail)

Фермионы Вейля были предсказаны почти столетие назад и впервые были измерены в 2015 году. Они могут однажды произвести революцию в квантовых компьютерах и электронике. По словам исследователей, указанная система сможет проводить электрический ток практически без потерь.

Исследователи из Венского технического университета успешно обнаружили эти частицы в сильно коррелированных электронных системах. Законы относительности диктуют, что свободные частицы с нулевой массой должны двигаться со скоростью света. Фермионы Вейля не являются свободными частицами, но известны как квазичастицы в твердом состоянии. Это означает, что они генерируются в результате взаимодействия между электронами.

«Квазичастицы – это не частицы в общепринятом смысле, а скорее возбуждения системы, состоящей из множества взаимодействующих частиц», – говорит профессор Силке Бюлер-Пашен из Института физики твердого тела им. Эти твердотельные квазичастицы ведут себя подобно воде в волне, где волна движется в целом объединенными молекулами.

(Источник: IEEE Spectrum)

Эта взаимосвязанная природа частиц порождает необычные свойства, такие как высокотемпературная сверхпроводимость и новые типы фазовых переходов. «Сильные взаимодействия в таких материалах обычно приводят через так называемый эффект Кондо к частицам, которые ведут себя так, как будто они имеют чрезвычайно большую массу», – говорит Сами Дзабер. «Поэтому для нас было удивительным обнаружить фермионы Вейля с нулевой массой в этом конкретном типе материала».

«Хотя наши фермионы Вейля не имеют массы, их скорость чрезвычайно мала», – говорит Бюлер-Пашен. Как таковые, они даже медленнее фононов, аналогично твердотельным водным волнам, и это делает их обнаруживаемыми в нашем эксперименте ».

Команда Университета Райса провела теоретические исследования, а исследователи из TU Wien измерили свойства полуметаллического материала. Два параллельных типа исследований позволили лучше понять вновь открытые частицы.

(Источник: Daily Mail)

«Даже если фермионы Вейля были первоначально обнаружены в других материалах, намного проще контролировать эффект в наших сильно коррелированных материалах», – говорит Силке Бюлер-Пашен. «Из-за их низкой энергии значительно легче воздействовать на них, используя такие параметры, как давление или внешнее магнитное поле».

Вскоре мы увидим, как эти новые частицы используются в электронике.