Teadlased kirjeldavad uut osakesi, mis trotsivad füüsikaseadusi

Nagu teate, peavad teadlased enne suure hadronite põrkeseadme käivitamist ja uute osakeste leidmist teada andma, mis võivad füüsikat muuta, nagu me seda tunneme, enne kui nad saavad neid testida. Sest Science Alerti esindaja Fiona MacDonald sõnul kirjeldas rühm teadlasi just enneolematu osakese ja üllataval kombel näib see olevat trotsiv universumit reguleerivaid seadusi.

Fiona sõnul nimetatakse uut osakest Weyli II tüüpi Fermioniks ja see on omamoodi Weyl's Fermioni "nõbu" - seda kirjeldati 85 aastat tagasi, kuid selle olemasolu kinnitati alles sel aastal. Nagu ta selgitas, kirjeldati uudist pärast seda, kui Princetoni ülikooli rahvusvaheline teadlaste meeskond leidis, et nende uuritud metallkristall, materjal nimega volframdithelliid, käitus kummaliselt.

Ootamatu käitumine

Teadlaste sõnul käituvad metallid magnetvälja mõjutamisel enamus neist elektrisolaatorina. Teisest küljest, kui Weyl Fermione sisaldavad metallkristallid puutuvad kokku samalaadse jõuga, muutuvad nad uskumatult efektiivseteks juhtideks. Kui teadlased allutasid volframditeliidi magnetväljale, juhtus midagi ootamatut.

Nad märkisid, et sõltuvalt materjalile rakendatava magnetvälja suunast võib volframdithelliidist saada isolaator või juht - ja kui teadlased läksid hindama, mis selle veidra käitumise taga oli, järeldasid nad, et see on volframi mõju. uus osake. Ja nii tuli mängu Weyl II tüüpi Fermion.

Weyl Fermion

Nagu varem mainitud, kirjeldas Weyli Fermioni 1930. aastatel - füüsik Hermann Weyl oma standardses kvantväljavälja teoorias. Kuid teadlane ei ennustanud kunagi II tüübi olemasolu, kuna see osake rikub Lorentzi sümmeetriat, mis dikteerib, et füüsikalised seadused on pidevas liikumises viibivate vaatlejate jaoks samad ja valguse kiirus on iga vaatleja jaoks muutumatu.

Portaali The Daily Galaxy töötajate sõnul on kvantväljateooria jaoks universumis Lorentzi sümmeetria, mis on iseloomulik kõrge energiaga osakestele. Volframditeluriid, metallkristall, mis näib sisaldavat kirjeldatud osakesi, on see, mida füüsikud nimetavad kondenseerunud aine tahkeks aineks, ja räägime sellest lähemalt järgmiselt.

Selgub, et Lorentzi sümmeetria ei kehti selliste materjalide suhtes nagu volframdithelliid, kuna seda materjali moodustavate elektronide normaalne kiirus on valguse kiirusega võrreldes väike. Seetõttu iseloomustavad kondenseerunud ainet madala energiaga osakesed. Nüüd tagasi teema juurde volframdithelliid ...

Materiaalne universum

Teadlaste sõnul kirjeldab osakesi universumis relativistlik kvantvälja teooria - see ühendab kvantmehaanikat ja Einsteini relatiivsusteooriat. Selles teoorias koosnevad tahked aatomid aatomitest, mis koosnevad elektronidega ümbritsetud tuumast, kuid interakteeruvate elektronide tohutu hulga tõttu ei suuda kvantmehaanika üksi seletada paljude liikumist nendes materjalides.

Seega põhineb meie praegune arusaam materjalidest ideel, et tahkistes leiduvaid elektrone võib kirjeldada kui spetsiaalseid osakesi, mis ei suhelda üksteisega, vaid liiguvad laetud osakeste - ioonide ja osakeste - loodud välja sees. elektronid - mida klassifitseeritakse kvaasosakesteks, mida nimetatakse Blochi elektronideks.

See tähendab, et nii nagu elektrone peetakse universumis elementaarosakesteks, võib ka Blochi elektrone pidada tahke aine elementaarosakesteks.

Nii et see tahke aine - st antud juhul volframditheliid - muutub miniatuurseks universumiks, mis koosneb tema enda elementaarsetest osakestest. See teeb selle füüsikute jaoks eriti huvitavaks, kuna nad saavad seda materjali kasutada mitmesuguste katsete käigus uute osakeste avastamiseks.

Hämmastav osake

Teadlaste sõnul on II tüüpi Weyl Fermioni avastamise kinnitamisel selle tehnoloogia jaoks tohutu mõju. Nagu nad ütlesid, suudab see osake voolu juhtida äärmiselt kiiresti, mis tähendab, et me võiksime tulevikus välja töötada palju tõhusama elektroonika. Lisaks saab Weyl Fermion II tüüpi ka hõlpsalt muundada isolaatoriks.

Kuid olulisem kui selle võimalikud praktilised rakendused, täidab uurijatele lootust ka uue osakese võimalik avastamine miniatuurset universumit jäljendavas materjalis. Lõppude lõpuks, kes võtab arvesse kosmoses leiduvat lõpmatut hulka materjale, kes tagab, et pole palju teisi tundmatuid osakesi, mida pole veel kirjeldatud?

Kas olete kunagi kuulnud Weyl's Fermionist? Kommenteerige Mega uudishimulikku foorumit