นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการค้นพบทางฟิสิกส์ที่น่าพึงพอใจและน่าสนใจประมาณ 16 ปีหลังจากการทำนายครั้งแรกว่าจะมีความเป็นไปได้:quasiparticle(กลุ่มของอนุภาคที่มีพฤติกรรมเป็นหนึ่งเดียว) ซึ่งมีมวลประสิทธิผลเมื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น
ในวิชาฟิสิกส์ โดยทั่วไปมวลหมายถึงคุณสมบัติของอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ เช่น พลังงานและความต้านทานต่อการเคลื่อนไหว อย่างไรก็ตาม มวลไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเหมือนกันทั้งหมด บางส่วนอธิบายถึงพลังงานของอนุภาคที่อยู่นิ่ง ตัวอย่างเช่น ในขณะที่มวลอาจคำนึงถึงพลังงานของการเคลื่อนที่ของอนุภาคด้วย
ในกรณีนี้ มวลประสิทธิผลจะอธิบายถึงการตอบสนองต่อแรงต่างๆ ของวัสดุจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าการเคลื่อนที่ผ่านวัสดุนั้นขึ้นและลง หรือกลับไปกลับมา
ในขณะที่เป็นประจำมีมวลเท่ากันไม่ว่าจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดก็ตาม เรียกว่า กึ่งดิแรก(เพื่อให้เป็นชื่อทางเทคนิค) ที่กำลังศึกษาอยู่ที่นี่ดูเหมือนจะไม่เป็นไปตามกฎปกติ
เป็นการค้นพบที่สามารถสร้างความแตกต่างพื้นฐานในด้านต่างๆ เช่นและเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์
Quasiparticle ใหม่นี้ถูกค้นพบโดยทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติภายในผลึกกึ่งโลหะ ZrSiS ซึ่งเย็นลงถึง -452 องศาฟาเรนไฮต์ (หรือ -269 องศาเซลเซียส) ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่รุนแรงที่สุดสำหรับ Quasiparticle ที่หายากอย่างยิ่ง
โดยทั่วไปอนุภาคสามารถอธิบายได้ว่าเป็นหรือขึ้นอยู่กับการวัดคุณสมบัติที่เรียกว่าสปิน เฟอร์มิออน Dirac ทั้งในรูปแบบทั่วไปและแบบกึ่งอนุภาค มีคุณสมบัติที่มาในรูปแบบอนุภาคและปฏิอนุภาคที่ตรงกันข้าม
เฟอร์มิออนกึ่งไดแรกนี้มีรายละเอียดในการศึกษาใหม่นี้เป็นสัตว์ประหลาดของสิ่งที่มีอยู่ในทางทฤษฎีจนถึงขณะนี้ โดยทำงานภายใต้แนวทางพลังงานที่แตกต่างกันมากในทิศทางตั้งฉาก
“นี่เป็นเรื่องที่ไม่คาดคิดเลย”พูดว่าหยินหมิง เชา นักฟิสิกส์เรื่องควบแน่น จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย “เราไม่ได้มองหาเฟอร์มิออนกึ่งดิแรกด้วยซ้ำเมื่อเราเริ่มทำงานกับวัสดุนี้ แต่เราเห็นลายเซ็นต์ที่เราไม่เข้าใจ”
ปรากฎว่าเราได้สังเกตการณ์ควาซิพพาร์กเคิลตามธรรมชาติเป็นครั้งแรก ซึ่งบางครั้งเคลื่อนที่เหมือนมีมวล และบางครั้งก็เคลื่อนไหวเหมือนไม่มีเลย”
นักวิจัยใช้วิธีการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าสเปกโทรสโกปีแบบแม๊กนีโตออปติคอลเมื่อพวกเขาค้นพบ เป็นที่ที่วัสดุถูกศึกษาผ่านการสะท้อนแสงอินฟราเรดที่พวกมันปล่อยออกมา ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กแรงสูง
และเราหมายถึงความแข็งแกร่ง: แรงกว่าสนามแม่เหล็กโลกประมาณ 900,000 เท่า โดยได้รับความอนุเคราะห์จากห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กสูงแห่งชาติในฟลอริดา เหล่านี้เป็นเงื่อนไขที่แปลกใหม่ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ที่หายากที่สุดในระดับที่เล็กที่สุด
จากนั้น กิจกรรมเฟอร์มิออนกึ่งดิแรกถูกสังเกตและระบุ ด้วยความช่วยเหลือของการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลข:ไม่มีมวลไปในทิศทางเดียว (ด้วยพลังงานทั้งหมดอธิบายโดยการเคลื่อนไหว) แต่มีมวลที่มีประสิทธิภาพในอีกทางหนึ่ง โชคดีสำหรับผู้ที่ไม่ใช่นักฟิสิกส์ นักวิจัยได้ให้การเปรียบเทียบ
"ลองจินตนาการว่าอนุภาคนั้นเป็นรถไฟขบวนเล็กๆ ที่จำกัดอยู่ในเครือข่ายรางรถไฟ ซึ่งเป็นโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานของวัสดุ"พูดว่าเชา.
"ตอนนี้ ณ จุดหนึ่งรางรถไฟตัดกัน ดังนั้นรถไฟอนุภาคของเรากำลังเคลื่อนที่ไปตามรางเร็วด้วยความเร็วแสง แต่แล้วมันก็ชนทางแยกและจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้รางตั้งฉาก
ทันใดนั้น มันมีความต้านทาน มีมวล อนุภาคอาจเป็นพลังงานทั้งหมดหรือมีมวลก็ได้ ขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ของพวกมันตาม 'ราง' ของวัสดุ"
มันเป็นช่วงเวลาที่น่าทึ่งในวิชาฟิสิกส์รวมถึงผู้ที่สมมติฐานแรกปรากฏการณ์ดังกล่าวย้อนกลับไปในปี 2008 แต่ยังมีอะไรอีกมากมายให้สำรวจที่นี่ รวมถึงการหาวิธีแยกชั้นเดียวออกจากคริสตัล ZrSiS หลายชั้น ก่อนที่เราจะเริ่มคิดถึงผลกระทบทั้งหมดและการใช้งานจริงใดๆ ของมัน
"ส่วนที่น่าตื่นเต้นที่สุดของการทดลองนี้คือยังไม่สามารถอธิบายข้อมูลได้ครบถ้วน"พูดว่าเชา.
“สิ่งที่เราสังเกตเห็นมีความลึกลับที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขมากมาย นั่นคือสิ่งที่เรากำลังดำเนินการเพื่อทำความเข้าใจ”
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในการตรวจร่างกาย X-
