Cząstki mające lub nie mające masy – zależnie od kierunku ruchu

Rodzaj cząstek, znanych również jako kwazicząstki, które zachowują się jak cząstki pozbawione masy albo mające masę, zależnie od kierunku ruchu względem pola magnetycznego, zostały po raz pierwszy w historii zaobserwowane przez badaczy z uniwersytetów Pensylwanii i Columbia, co opublikowano na łamach naukowego periodyku „Physical Review X”.

Kwazicząstka, zwana fermionem semi-Diraca, została po raz pierwszy opisana teoretycznie szesnaście lat temu, ale dopiero niedawno została zauważona wewnątrz kryształu półmetalu będącego konglomeratem cyrkonu, krzemu i siarki (ZrSiSiS). Pojawiła się w materiale w temperaturze kilku stopni powyżej zera absolutnego i w polu magnetycznym ponad dziesięć milionów razy silniejszym niż ziemskie. W przypadku pola skierowanego w tym samym kierunku, co poruszające się cząstki, fermiony zachowywały się jakby w ogóle nie miały masy, gdy pole magnetyczne było pod kątem prostym do kierunku poruszania się cząstek, wykazywały masę.

Zespół przeprowadził swoje eksperymenty w National High Magnetic Field Laboratory na Florydzie. Hybrydowy magnes laboratorium wytwarza najpotężniejsze stałe pole magnetyczne na świecie, około 900 tysięcy razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi i tak silne, że doprowadza do lewitacji małych obiektów, np. kropelek wody.

Źródło: phys.org, Fot. Adobe Stock

Mirosław Usidus