Шукали 16 років: фізики вперше виявили частинку, яка має масу лише в одному випадку.

Як показало нове дослідження, полудираківський ферміон, квазічастинка, що веде себе як єдине ціле, все ж існує. У 2008 році фізики вперше висунули можливість його існування, і новий експеримент підтвердив цю теорію. Виявилося, що ця квазічастинка має масу лише тоді, коли рухається в одному напрямку, і не має маси при русі в іншому. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review X, пише ScienceAlert.

У той час як звичайні квазічастинки мають однакову масу незалежно від напрямку їхнього руху, полудираківський ферміон, як показало дослідження, суперечить цим правилам. Вперше існування цієї частинки фізики передбачили в 2008 році і з тих пір намагалися її виявити, і нарешті їм це вдалося. Нове відкриття має велике значення для квантової фізики, а також для індустрії створення деяких електронних пристроїв.

Усі елементарні частинки ділять на два види: ферміони та бозони. До ферміонів, наприклад, належать кварки, електрони, протони та нейтрони. Діраківські ферміони були виявлені фізиком Полом Діраком. Ці ферміони, як у формі звичайної частинки, так і у формі квазічастинки, мають властивості, які проявляються в протилежних формах частинок і античастинок.

Дивний полудираківський ферміон фізикам вдалося виявити всередині полуметаллу ZrSiS, який охолодили до температури мінус 269 градусів за Цельсієм. При такій температурі частинки ведуть себе незвично і проявляють квантові ефекти. Проявом таких ефектів для полудираківського ферміона є те, що ця квазічастинка має масу лише тоді, коли рухається в одному напрямку, і не має маси при русі в іншому. Наявність маси проявляється в залежності від напрямку ліній магнітного поля, як з'ясували фізики.

Полуметалами називають матеріали, які проводять електрику як метали, але все змінюється в екстремальних умовах. При сильному охолодженні полуметалу частинки в ньому почали рухатися незвичайним чином, і матеріал демонстрував квантові ефекти, які змушували частинки діяти як хвиля.

Вчені направляли на полуметал інфрачервоне випромінювання і піддавали впливу магнітного поля, яке в 900 000 разів сильніше магнітного поля Землі. В результаті вчені з'ясували, що дивна поведінка в полуметалі показує якраз теоретичний полудираківський ферміон. Дослідження показало, що ці квазічастинки спочатку рухаються так, ніби у них немає маси, але потім, коли напрямок руху змінюється, маса з'являється. При цьому в даному випадку полудираківські ферміони представляють собою дуже масивні частинки. Поки що дане явище вчені не можуть повністю пояснити і мають намір продовжити свої експерименти.