在首次預測這種可能性的大約 16 年後，科學家們做出了一個令人滿意且有趣的物理發現：準粒子（一組表現得像一個的粒子）僅在沿著一個方向移動時具有有效質量。
在物理學中，質量通常指的是粒子的一種屬性，與粒子的能量和運動阻力等相關。然而，並非所有質量都是一樣的——例如，有些質量描述了靜止粒子的能量，而質量也可能考慮了粒子運動的能量。
在這種情況下，有效品質描述了對力的反應，取決於材料的運動是上下還是前後。
而常規的無論行進方向如何，半狄拉克粒子都具有相同的質量（給它一個技術名稱）在這裡研究似乎不按正常規則進行。
這項發現可能會在以下領域產生根本性的變化：和電子感測器。
這種新的準粒子是由一個國際科學家團隊在ZrSiS 半金屬晶體內發現的，該晶體被冷卻至華氏-452 度（或-269 攝氏度）——這是一種極其罕見的準粒子的極端條件。
粒子一般可以描述為或者，取決於對稱為自旋的屬性的測量。狄拉克費米子——無論是典型形式還是準粒子形式——都具有相反的粒子和反粒子形式的特性。
這項新研究中詳細介紹的這種半狄拉克費米子是一種奇怪的野獸，迄今為止只存在於理論上，在垂直方向上的能量準則非常不同。
“這完全出乎意料，”說來自賓州州立大學的凝聚態物理學家邵銀明。 “當我們開始研究這種材料時，我們甚至沒有在尋找半狄拉克費米子，但我們看到了我們不理解的簽名。”
“事實證明，我們首次觀察到這些野生準粒子，它們有時像有質量一樣移動，有時像沒有質量一樣移動。”
研究人員使用了一種稱為「科學分析方法」的方法磁光光譜當他們做出這項發現時。在這裡，透過材料在強磁場的影響下發出的紅外光反射來研究材料。
我們的意思確實是強：比地球磁場強約 90 萬倍，由佛羅裡達州國家高磁場實驗室提供。這些是科學家用來研究最小尺度上最罕見的相互作用的奇異條件。
從那裡，借助一些數值模型，觀察並識別了半狄拉克費米子活動：無品質在一個方向上（其所有能量由其運動描述），但在另一個方向上具有有效質量。對非物理學家來說幸運的是，研究人員提供了一個類比。
“想像一下，粒子是一列被限制在軌道網絡中的微小火車，軌道網絡是材料的基礎電子結構，”說紹。
「現在，在軌道的某些點相交，因此我們的粒子列車正以光速沿著其快速軌道移動，但隨後它遇到了交叉點，需要切換到垂直軌道。
「突然，它受到阻力，它具有質量。粒子要么全是能量，要么具有質量，取決於它們沿著材料‘軌道’運動的方向。”
這是物理學界的一個值得注意的時刻，包括那些首先假設2008 年的現象。
“這個實驗最令人興奮的部分是數據還無法完全解釋，”說紹。
“我們觀察到的現像中有許多未解之謎，所以這就是我們正在努力理解的。”
該研究發表於物理評論X。
