澳门六合彩资料历史记录 “完全出乎料思! ”科学家惟恐发现了一个违抗纪律的奇怪粒子

发布日期:2024-12-28 03:20    点击次数:50

在ZrSiS晶体中发现了半狄拉克费米子澳门六合彩资料历史记录,在一个方朝上无质地,在另一个认识有质地,这为本领和量子冲突提供了令东谈主得意的后劲。

科学家们第一次不雅察到一种被称为“半狄拉克费米”的准粒子,它的行径是唯独无二的:它在一个方朝上清醒时莫得质地,但在另一个方朝上清醒时却有质地。这种准粒子最早是在16年前提议的表面,最近在一种被称为ZrSiS的半金属材料的晶体中被发现。磋商东谈主员以为,这一发现不错为电板和传感器等新兴本领的发展铺平谈路。

由宾夕法尼亚州立大学和哥伦比亚大学的科学家蛊惑的磋商小组在《物理批驳X》杂志上发表了他们的磋商恶果。

“这完全出乎料思,”宾夕法尼亚州立大学物理学助理教悔、该论文的第一作家邵银明(音译)说。“当咱们运行磋商这种材料时,咱们致使莫得在寻找半狄拉克费米子,但咱们看到了咱们不睬解的特征 —— 事实讲解,咱们初度不雅察到这些野生准粒子,它们有时像有质地相通清醒,有时像莫得质地相通清醒。”

什么是半狄拉克费米子?

当一个粒子的能量完全来自它的清醒时,它不错莫得质地,这意味着它本色上是以光速传播的纯能量。举例,光子或光粒子被以为是无质地的,因为它以光速清醒。凭证爱因斯坦的狭义相对论,任因何光速清醒的东西王人不可能有质地。邵教悔解释说,在固体材料中,很多粒子(也称为准粒子)的集体行径可能与单个粒子的行径不同,在这种情况下,粒子只在一个方朝上具有质地。

半狄拉克费米子的表面最早是在2008年和2009年由几个磋商小组提议的,其中包括来自法国巴黎南大学和加州大学戴维斯分校的科学家。表面学家揣摸,准粒子可能会凭证它们的清醒认识而具有质地波折的特点 —— 它们在一个方朝上看起来莫得质地,但在另一个方朝上清醒时却有质地。

16年后,邵教悔和他的配合者通过一种叫作念磁光谱学的步调不测地不雅察到了假定的准粒子。该本领触及到将红外光映照在材料上,同期材料受到强磁场的影响,并分析材料反射的光。邵教悔和他的共事们思要不雅察ZrSiS银色晶体中准粒子的性质。

磁光谱学的惟恐发现

磋商小组在佛罗里达州的国度强磁场履行室进行了履行。该履行室的搀杂磁铁创造了寰宇上最宽绰的执续磁场,纯粹是地球磁场的90万倍。磁场异常强,不错使水点等小物体悬浮起来。

磋商东谈主员将一块ZrSiS冷却到零下452华氏度(仅比总共零度高几度,这是可能的最低温度),然后将其泄漏在履行室的宽绰磁场中,同期用红外光映照它,望望它揭示了材料里面的量子相互作用。

邵教悔说:“咱们正在磋商光学反馈,即这种材料里面的电子如何对光作念出反应,然后咱们磋商来自光的信号,望望这种材料本人是否有什么兴味的方位,对于它的潜在物理特点。”“在这种情况下,咱们在半金属晶体中看到了很多咱们欲望的特征,然后通盘这些其他的事情王人发生了,这总共是令东谈主困惑的。”

邵教悔解释说,当磁场作用于任何材料时,该材料里面的电子能级就会量子化成称为朗谈能级的闹翻能级。关卡只可有固定值,就像爬一组楼梯,中间莫得小台阶。这些能级之间的隔断取决于电子的质地和磁场的强度,是以跟着磁场的加多,电子的能级应该加多一定数目,这完全取决于它们的质地 —— 但在这种情况下,它们莫得。

诈欺佛罗里达的高功率磁铁,磋商东谈主员不雅察到ZrSiS晶体中朗谈能级跃迁的能量受命完全不同的依赖于磁场强度的花式。多年前,表面学家将这种花式称为“B^(2/3)幂定律”,这是半狄拉克费米子的要津特征。

为了剖释他们不雅察到的奇怪行径,履行物理学家与表面物理学家配合斥地了一个描写ZrSiS电子结构的模子。他们终点善良电子可能清醒和交叉的旅途,以磋商当电子在一个认识清醒而不是另一个认识清醒时,材料里面的电子是如何失去质地的。

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本领的类比和含义

邵教悔说:“思象一下,粒子是一列被放置在轨谈汇注首的小火车,轨谈采集是材料的潜在电子结构。”“当今,在某些点,轨谈相交,是以咱们的粒子列车沿着它的快速轨谈,以光速迁徙,但然后它遭遇一个十字街头,需要切换到垂直轨谈。短暂,它受到了阻力,它有了质地。这些粒子要么全是能量,要么有质地,这取决于它们沿着物资的‘轨迹’清醒的认识。”

磋商小组的分析标明,在交叉点存在半狄拉克费米子。具体来说,它们在线性旅途上清醒时看起来莫得质地,但在垂直方朝上清醒时就造成有质地了。邵教悔解释说,ZrSiS是一种分层材料,很像石墨,由碳原子层构成,不错剥落成一个原子厚的石墨烯片。石墨烯是电板、超等电容器、太阳能电板、传感器和生物医学配置等新兴本领的要津构成部分。

邵教悔说:“这是一种分层材料,这意味着一朝咱们大约弄显然如何将这种化合物单层切割,咱们就不错诈欺半狄拉克费米子的力量,以与石墨烯相通的精度领域其特点。”“但这个履行最令东谈主得意的部分是,这些数据还不可完全解释。在咱们的不雅察中有很多未解之谜,是以这便是咱们正在致力剖释的。”

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