在首次预测这种可能性的大约 16 年后，科学家们做出了一项令人满意且有趣的物理发现：准粒子（一组表现得像一个的粒子）仅在沿一个方向移动时具有有效质量。
在物理学中，质量通常指的是粒子的一种属性，与粒子的能量和运动阻力等相关。然而，并非所有质量都是一样的——例如，有些质量描述了静止粒子的能量，而质量也可能考虑了粒子运动的能量。
在这种情况下，有效质量描述了对力的响应，具体取决于材料的运动是上下还是前后。
而常规的无论行进方向如何，半狄拉克粒子都具有相同的质量（给它一个技术名称）在这里研究似乎不按正常规则进行。
这一发现可能会在以下领域产生根本性的变化：和电子传感器。
这种新的准粒子是由一个国际科学家团队在 ZrSiS 半金属晶体内发现的，该晶体被冷却至 -452 华氏度（或 -269 摄氏度）——这是一种极其罕见的准粒子的极端条件。
粒子一般可以描述为或者，取决于对称为自旋的属性的测量。狄拉克费米子——无论是典型形式还是准粒子形式——都具有相反的粒子和反粒子形式的特性。
这项新研究中详细介绍的这种半狄拉克费米子是一种奇怪的野兽，迄今为止只存在于理论上，在垂直方向上的能量准则非常不同。
“这完全出乎意料，”说来自宾夕法尼亚州立大学的凝聚态物理学家邵银明。 “当我们开始研究这种材料时，我们甚至没有在寻找半狄拉克费米子，但我们看到了我们不理解的签名。”
“事实证明，我们首次观察到这些野生准粒子，它们有时像有质量一样移动，有时又像没有质量一样移动。”
研究人员使用了一种称为“科学分析方法”的方法磁光光谱当他们做出这一发现时。在这里，通过材料在强磁场的影响下发出的红外光反射来研究材料。
我们的意思确实是强：比地球磁场强约 900,000 倍，由佛罗里达州国家高磁场实验室提供。这些是科学家用来研究最小尺度上最罕见的相互作用的奇异条件。
从那里，借助一些数值模型，观察并识别了半狄拉克费米子活动：无质量在一个方向上（其所有能量由其运动描述），但在另一个方向上具有有效质量。对于非物理学家来说幸运的是，研究人员提供了一个类比。
“想象一下，粒子是一列被限制在轨道网络中的微小火车，轨道网络是材料的基础电子结构，”说绍。
“现在，在轨道的某些点相交，因此我们的粒子列车正以光速沿着其快速轨道移动，但随后它遇到了交叉点，需要切换到垂直轨道。
“突然，它受到阻力，它具有质量。粒子要么全是能量，要么具有质量，具体取决于它们沿着材料‘轨道’运动的方向。”
这是物理学界的一个值得注意的时刻，包括那些首先假设2008 年的现象。不过，在我们开始思考其全部含义和任何实际用途之前，还有很多东西需要探索，包括弄清楚如何从多层 ZrSiS 晶体中提取单层。
“这个实验最令人兴奋的部分是数据还无法完全解释，”说绍。
“我们观察到的现象中有许多未解之谜，所以这就是我们正在努力理解的。”
该研究发表于物理评论X。
