Квантовые сюрпризы: 16 лет ожидания завершились случайным открытием уникальных квазичастиц
Квантовые взаимодействия внутри материалов могут вызывать появление необычных явлений. Например, 16 лет назад ученые предсказали существование полудираковских фермионов — квазичастиц, изменяющих массу в зависимости от направления движения. Их удалось обнаружить в слоистом материале только сейчас, и это произошло случайно. Это открытие может способствовать разработке новых материалов с уникальными оптическими характеристиками.
Изучение экзотических квазичастиц в квантовых материалах не ново для научного сообщества. Например, дираковские фермионы, найденные в графене, квазичастицы, которые ведут себя как безмассовые или почти безмассовые частицы, движущиеся почти со скоростью света, стали основой для поиска других необычных состояний материи. В 2008–2009 годах ученые предположили, что в определенных условиях можно наблюдать полудираковские фермионы, которые будут безмассовыми в одном направлении и массивными в другом. Практическое обнаружение этих квазичастиц оказалось сложным и до сих пор не было достигнуто.
Исследователи сообщают об обнаружении этих квазичастиц в топологическом полуметалле цирконий-силицид-сульфиде (ZrSiS). Исследователи из Пенсильванского и Колумбийского университетов первоначально изучали оптические свойства материала, но результаты были настолько необычны, что потребовали нового объяснения. Исследователи неожиданно наткнулись на первые экспериментальные доказательства существования полудираковских фермионов.