Skupina vedcov nečakane objavila unikátnu časticu, ktorá má hmotnosť pri pohybe jedným smerom, ale je bez hmotnosti, keď sa pohybuje iným smerom. Táto častica, nazývaná semi-Diracov fermión, bola predpovedaná už pred 16 rokmi, no až teraz sa ju podarilo pozorovať v špeciálnom materiáli nazývanom ZrSiS, tvoreným zirkóniom, kremíkom a sírou. Na tému upozornil portál NewAtlas.

Objav prišiel nečakane pri štúdiu kvazičastíc, teda fenoménu vznikajúceho z kolektívneho správania častíc v pevných materiáloch. „Toto sme vôbec nečakali,“ hovorí Yinming Shao, vedúci autor výskumu. „Začali sme pracovať s týmto materiálom na inom projekte, no narazili sme na signály, ktoré sme si nevedeli vysvetliť. Nakoniec sme ako prví pozorovali tieto fascinujúce kvazičastice, ktoré sa niekedy správajú ako častice s hmotnosťou, inokedy ako bez hmotnosti.“

Pixabay

Aj keď to môže znieť ako sci-fi, tento jav má pevné fyzikálne vysvetlenie založené na Einsteinovej známej rovnici E = mc², ktorá vyjadruje vzťah medzi energiou a hmotnosťou. Podľa teórie špeciálnej relativity nič s hmotnosťou nemôže dosiahnuť rýchlosť svetla, pretože by to vyžadovalo nekonečné množstvo energie.

Ale ak obrátime tento princíp, vznikne niečo zvláštne. Hmotnosť bezhmotnej častice sa objaví, keď sa spomalí z rýchlosti svetla a presne to sa deje s kvazičasticami v materiáli ZrSiS. Pri pohybe v jednom smere v rámci kryštálovej štruktúry sa pohybujú rýchlosťou svetla a sú teda bezhmotné, ale akonáhle sa pokúsia pohybovať iným smerom, narazia na odpor, spomalia a získajú hmotnosť.

Objav s nečakaným potenciálom

Tento objav sa podarilo uskutočniť, keď vedci skúmali, ako elektróny v materiáli reagujú na svetlo. Zistili, že energetické hladiny elektrónov vykazovali nečakaný vzorec pri zvyšovaní intenzity magnetického poľa. Tento jav presne zodpovedal predpovediam správania semi-Diracových fermiónov.

kjpargeter/freepik

Aj keď ide o pokročilú fyziku, tím vedcov verí, že tento objav by mohol mať v budúcnosti široké uplatnenie. Materiál ZrSiS má vrstvenú štruktúru, čo znamená, že raz bude možné vytvárať jeho ultratenké vrstvy podobne ako pri graféne, ktorý priniesol revolúciu v nanotechnológiách.

„Najviac vzrušujúce na tomto experimente je, že získané údaje zatiaľ nedokážeme úplne vysvetliť,“ dodáva Shao. „Pozorovali sme veľa neobjasnených záhad, a to je to, na čom teraz pracujeme.“

Cesta k ďalšiemu objavovaniu

Vedci očakávajú, že ďalší výskum semi-Diracových fermiónov pomôže nielen lepšie pochopiť základné fyzikálne zákony, ale aj vyvinúť nové technológie založené na týchto časticiach. Potenciálne aplikácie zahŕňajú vývoj ultraúčinných materiálov a elektronických zariadení, ktoré by mohli nahradiť súčasné technológie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky