16 metų ieškota: fizikai pirmą kartą atrado dalelę, kuri turi masę tik vienu atveju

Pusiau Dirako fermionas - kvazidalelė, kuri elgiasi kaip viena dalelė, vis dėlto egzistuoja, atskleidė naujas tyrimas. 

2008 m. fizikai pirmą kartą iškėlė prielaidą apie jos egzistavimo galimybę, o naujas eksperimentas šią teoriją patvirtino. 

Paaiškėjo, kad ši kvazidalelė turi masę tik judėdama viena kryptimi, o judėdama kita kryptimi masės neturi. 

Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale „Physical Review X“, rašo „ScienceAlert“.

Nors įprastinės kvazidalelės turi tokią pačią masę nepriklausomai nuo jų judėjimo krypties, paaiškėjo, kad pusiau Dirako fermionas prieštarauja šioms taisyklėms. 

Fizikai pirmą kartą šios dalelės egzistavimą numatė 2008 m. ir nuo to laiko bandė ją aptikti, ir pagaliau jiems tai pavyko. 

Naujasis atradimas turi svarbią reikšmę kvantinei fizikai, taip pat kai kurių elektroninių prietaisų kūrimo pramonei.

Visos elementariosios dalelės skirstomos į dvi rūšis: fermionus ir bozonus. Pavyzdžiui, fermionams priklauso kvarkai, elektronai, protonai ir neutronai. 

Dirako fermionus atrado fizikas Polas Dirakas. Šie fermionai tiek paprastos dalelės, tiek kvazidalelės pavidalu pasižymi savybėmis, pasireiškiančiomis priešingomis dalelių ir antidalelių formomis.

Fizikams pavyko rasti keistą pusiau Dirako fermioną pusmetalio ZrSiS viduje, kuris buvo atšaldytas iki minus 269 laipsnių Celsijaus temperatūros. 

Tokioje temperatūroje dalelės elgiasi neįprastai ir pasižymi kvantiniais efektais. 

Pusiau fermionui pusiau drakono fermionui tokie efektai pasireiškia tuo, kad ši kvazidalelė turi masę tik judėdama viena kryptimi, o judėdama kita kryptimi masės neturi. 

Kaip nustatė fizikai, masės buvimas pasireiškia priklausomai nuo magnetinio lauko linijų krypties.

Pusmetaliai yra medžiagos, kurios elektrą praleidžia kaip metalai, tačiau ekstremaliomis sąlygomis viskas pasikeičia. 

Stipriai atšaldžius pusmetalį, jame esančios dalelės ėmė judėti neįprastais būdais ir medžiagoje pasireiškė kvantiniai efektai, dėl kurių dalelės ėmė veikti kaip bangos.

Mokslininkai nukreipė infraraudonąją spinduliuotę į pusmetalį ir paveikė jį magnetiniu lauku, kuris yra 900 000 kartų stipresnis už Žemės magnetinį lauką. 

Dėl to mokslininkai nustatė, kad keistą elgesį pusmetalyje rodo tik teorinis pusiau Dirako fermionas. 

Tyrimas parodė, kad šios kvazidalelės iš pradžių juda taip, tarsi neturėtų masės, tačiau vėliau, pasikeitus judėjimo krypčiai, atsiranda masė. 

Šiuo atveju pusiau Dirako fermionai yra labai masyvios dalelės. 

Kol kas mokslininkai negali iki galo paaiškinti šio reiškinio ir ketina tęsti eksperimentus.

Šaltinis: focus.ua