Spookachtig Deeltje Zonder Massa, Uiteindelijk Gecreëerd In Het Lab

{h1}

Een lang gezocht deeltje is eindelijk in het lab gecreëerd door een kristalrooster te bombarderen met lichtpakketten.

Een lang gezocht deeltje zonder massa dat meer dan 85 jaar geleden werd voorgesteld, is eindelijk in het lab gecreëerd.

Het mysterieuze deeltje, een Weyl-fermion genaamd, kwam voort uit een kristal van een materiaal dat een half-metaal wordt genoemd. Door het kristal met fotonen te bombarderen, produceerde het team een ​​stroom van elektronen die zich gezamenlijk gedroegen als de ongrijpbare subatomaire deeltjes.

De nieuwe ontdekking werpt niet alleen licht op het gedrag van een van de meest ongrijpbare fundamentele deeltjes, het zou ook de weg kunnen banen voor ultra-low-power elektronica, zei onderzoek co-auteur Su-Yang Xu, een fysicus aan de Princeton University in New Jersey. [Wacky Physics: de coolste kleine deeltjes in de natuur]

Lang gezochte deeltje

Wiskundige Hermann Weyl stelde eerst het mysterieuze massaloze deeltje voor in 1929. De deeltjes zouden een spin hebben, maar zouden ook "chiraliteit" hebben, wat betekent dat ze zouden draaien als ze door de ruimte reizen in een linker- of rechtshandige richting, zei Xu. Wanneer een linkshandig en rechtshandig Weyl-fermion in contact komt, zouden ze elkaar vernietigen.

Volgens het standaardmodel, het heersende model dat subatomaire deeltjes beschrijft, bestaan ​​er twee hoofdtypen deeltjes: Bosons en fermionen. Bosonen dragen kracht en fermionen zijn de tienerconstituenten van materie. Wetenschappers hebben echter lang gedacht dat fermionen in drie soorten voorkomen: Dirac, Majorana en Weyl. Tot nu toe hebben wetenschappers bewijs gevonden in deeltjesversnellers van de eerste twee, maar geen enkele aanwijzing voor de laatste twee.

In een onderzoek uit 2011 in het tijdschrift Physical Review B stelden onderzoekers echter voor dat een kristalrooster met bepaalde eigenschappen Weyl-fermionen onder de juiste omstandigheden kon produceren. Om de spookachtige deeltjes te produceren, zou het materiaal een zekere soort asymmetrie nodig hebben en zou het ook een halfmetaal moeten zijn, een materiaal met eigenschappen tussen een isolator en een geleider. De vangst was dat niemand precies wist welke materialen hij moest proberen.

Dus pluisden Xu en zijn collega's zich uit over een database met bijna 1 miljoen beschrijvingen van kristalroosters. Ze besloten dat een rooster bestaande uit tantaal en arseen een veelbelovende plek zou zijn om te kijken. Dus bombardeerden ze een tantaal-arsenide-rooster met een straal fotonen (deeltjes van licht), die elektronen in het materiaal activeren. De extra energiebotsing van de fotonen schopte de elektronen uit hun normale posities in het rooster en stuurde ze in beweging. Door deze verplaatste elektronen te detecteren, kon het team begrijpen hoe ze zich door het rooster bewogen.

Door deze eigenschappen te analyseren, ontdekte het team dat de elektronen heel vreemd reageerden. "Het elektron-quasi-deeltje gedraagt ​​zich precies zoals een Weyl-fermion," zei Xu.

Beter dan supergeleider

De nieuwe vondst zou de weg kunnen banen voor betere elektronica. Weyl-fermionen zijn zeer stabiel en zullen, net als licht, op dezelfde snelheid op dezelfde snelheid blijven tenzij ze vernietigen met andere Weyl-fermionen van de tegenovergestelde chiraliteit. Dientengevolge kunnen ze reizen over lange afstanden en een lading dragen zonder verstrooid te raken in het kristalrooster en warmte te genereren, zoals normale elektronen doen, zei Xu.

Dat betekent dat het nieuwe materiaal in theorie beter stroom kan bevatten dan bestaande materialen die worden gebruikt in de elektronica, zei Xu.

En in tegenstelling tot supergeleiders, die alleen werken wanneer ze badend in ultra-koud vloeibaar helium of stikstof, kan het nieuwe materiaal werken bij kamertemperatuur, Xu toegevoegd.

Bovendien is een van de eigenaardigheden van Weyl-fermionen dat ze op de kwantumschaal, wanneer ze een elektrisch of magnetisch veld ervaren, hun chiraliteit kunnen veranderen, zei Xu.

Dat betekent dat ze een vreemd "teleportatie" -vermogen hebben, wat betekent dat ze spontaan kunnen overschakelen van een links- naar rechtsdraaiende smaak, in essentie het transporteren van een fermion van een smaak naar een andere locatie, zei Leon Balents, een fysicus bij het Kavli Instituut voor Theoretical Physics aan de University of California Santa Barbara, die niet betrokken was bij de studie.

Maar de nieuwe bevinding, hoewel fascinerend, maakt de kansen niet beter dat een Weyl-fermion te vinden is bij een atoomkiller zoals de Large Hadron Collider, zei Ashvin Vishwanath, een theoretisch fysicus in de gecondenseerde materie aan de Universiteit van Californië in Berkeley, die de studie van 2011 heeft geschreven, stelt eerst het bestaan ​​voor van Weyl-halfmetalen.

"Dit werpt geen enkel licht op of er Weyl-fermionen zijn in termen van fundamentele deeltjes," vertelde Vishwanath, die niet betrokken was bij de huidige studie, aan WordsSideKick.com.

Hoe dan ook, het creëren van analogieën met de fundamentele deeltjes in kristallen zou nieuwe inzichten kunnen onthullen over hoe die deeltjes zich zouden gedragen in de echte wereld, voegde hij eraan toe.

"Het geeft zeker een beter begrip van sommige van deze ideeën in de deeltjesfysica, omdat je erover moet nadenken in een nieuwe context," zei Vishwanath.

Volg Tia Ghose op tjilpen en Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com