Mení svoju hmotnosť podľa pohybu. Vedci objavili unikátnu časticu, ktorá prepisuje fyziku

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