Znaleziono cząstkę pozbawioną masy
Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu w Princeton odkrył cząstkę pozbawioną masy, której istnienie przewidziano już 85 lat temu. Odnalezienie cząstki może mieć wpływ na szybszą i bardziej wydajną pracę urządzeń elektronicznych ze względu na jej niezwykłą zdolność do zachowywania się jako materia lub antymateria wewnątrz kryształu, jak wynika z najnowszych badań
Jeśli zaobserwowane 16 lipca przez naukowców fermiony zostaną zastosowane do elektroniki nowej generacji, to mogłyby pozwolić na prawie swobodny i efektywny przepływ energii elektrycznej w układach elektronicznych, a tym samym dałyby większą moc, szczególnie komputerom, uważają naukowcy.
Istnienie tej cząstki zasugerował w 1929 roku matematyk i fizyk Hermann Weyl. Fermiony Weyla były poszukiwane od tego czasu przez 85 lat. Zostały uznane jako potencjalne składniki budujące inne cząstki subatomowe, a nawet bardziej podstawowe niż wszechobecny, przenoszący ładunek ujemny elektron (gdy elektrony poruszają się wewnątrz kryształu). Ich podstawowa natura oznacza, że fermiony Weyla mogą zapewnić dużo bardziej stabilny i efektywny transport ładunków niż elektrony, które są podstawowymi nośnikami w nowoczesnych układach elektronicznych. W przeciwieństwie do elektronów, fermiony Weyla są bezmasowe i posiadają wysoki stopień mobilności; ich spin zwrócony jest jednocześnie w kierunku ruchu i w stronę przeciwną.
– Fizyka fermionów Weyla jest tak dziwna, że może pojawić się wiele ich zastosowań, których obecnie nawet nie potrafimy sobie wyobrazić – powiedział profesor M. Zahid Hasan, który stał na czele zespołu badawczego.
Nawet samo odkrycie fermionów Weyla było niestandardowe. Zwykle nowe cząstki odkrywa się dzięki coraz to potężniejszym akceleratorom, tym razem jednak naukowcy wykorzystali syntetyczny kryształ arsenku tantalu, uzyskany dzięki współpracy chińskich naukowców z Collaborative Innovation Center of Quantum Matter w Pekinie oraz National Taiwan University.
Dla fizyka najbardziej interesującą właściwością nowo odkrytej cząstki jest fakt, że wewnątrz kryształu fermiony Weyla posiadające przeciwne ładunki mogą poruszać się niezależnie od siebie.
– To jest tak, jakby miały własny GPS. Pędzą w jednym kierunku, ponieważ są albo prawoskrętne, albo lewoskrętne i nigdy nie dobiegają do końca, gdyż poruszają się jakby w tunelu. To bardzo szybkie elektrony, które zachowują się jak jednokierunkowa wiązka światła i mogą być wykorzystane do nowego rodzaju obliczeń kwantowych – zapewnia profesor Hasan.
Odkrycie nazwano milowym postępem w elektronice, gdyż daje nadzieję na zbudowanie urządzeń, w których nośniki prądu poruszałyby się z prędkością światła.
Opracowano na podstawie:
After 85-year search, massless particle with promise for next-generation electronics discovered
