Bizarná častica naberá alebo stráca hmotnosť v závislosti od smeru, ktorým sa pohybuje
Vedci náhodou objavili časticu, ktorá má hmotnosť, keď sa pohybuje jedným smerom, ale nemá hmotnosť, keď putuje iným smerom. Častice s týmto bizarným správaním, známe ako semi-Diracove fermióny, boli prvýkrát predpovedané pred 16 rokmi. K tomuto objavu došlo pri polokovovom materiáli s názvom ZrSiS, ktorý sa skladá zo zirkónia, kremíka a síry, pri štúdiu vlastností kvázičastíc. Tie vznikajú z kolektívneho správania mnohých častíc v pevnom materiáli.
Vedci nehľadali semi-Diracov fermión, ale zbadali znaky, ktorým nerozumeli. Ukázalo sa, že išlo o prvé pozorovanie týchto zvláštnych kvázičastíc, ktoré sa niekedy pohybujú, akoby mali hmotnosť, a niekedy sa pohybujú, akoby žiadnu nemali. Ako môže niečo ľahko nabrať a stratiť hmotnosť? Vracia nás to ku klasickému vzorcu E = mc2, ktorý opisuje vzťah medzi energiou častice (E) a hmotnosťou (m).
Podľa Einsteinovej teórie špeciálnej relativity nič, čo má akúkoľvek hmotnosť, nemôže dosiahnuť rýchlosť svetla, pretože na zrýchlenie na túto rýchlosť by bolo potrebné nekonečné množstvo energie. Zaujímavá vec sa však stane v opačnom prípad – ak sa bezhmotná častica spomalí z rýchlosti svetla, v skutočnosti naberie hmotnosť. A práve to sa tu deje. Keď sa kvázičastice pohybujú pozdĺž jedného rozmeru vo vnútri kryštálov ZrSiS, robia to rýchlosťou svetla, a preto sú bez hmotnosti.
No len čo sa pokúsia cestovať iným smerom, narazia na odpor, spomalia sa a získajú hmotnosť. Výskumníci chceli pôvodne študovať kvantové interakcie v materiáli sledovaním toho, ako elektróny v ňom reagujú na svetlo. Zistili, že energetická hladina elektrónov sa s rastúcou silou magnetického poľa vyvíja podľa neočakávaného vzoru, čo sa ukázalo ako kľúčová predpoveď semi-Diracových fermiónov.
Tím tvrdí, že tento objav by mohol v konečnom dôsledku otvoriť pre ZrSiS množstvo aplikácií podobne ako v prípade grafénu. „Je to vrstevnatý materiál, čo znamená, že len čo zistíme, ako mať z tejto zlúčeniny rez jednej vrstvy, môžeme využiť silu semi-Diracových fermiónov a ovládať jej vlastnosti s rovnakou presnosťou ako grafén,“ povedal Yinming Shao, hlavný autor štúdie, ktorá bola publikovaná v časopise Physical Review X.
Zdroj: newatlas.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
