Физики создали частицу, которая ведет себя как материя и антиматерия

Физики создали частицу, которая ведет себя как материя и антиматерия

Физики создали крайне необычную виртуальную частицу – так называемый фермион Вейла – которая ведет себя внутри кристаллов одновременно как материя и антиматерия, что открывает дорогу для создания сверхбыстрых и почти не греющихся компьютеров, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Эти частицы словно обладают встроенной системой GPS, которая позволяет им двигаться, не сталкиваясь друг с другом и с другими жителями микромира. Они двигаются только в одном направлении, так как они «закручены» налево или направо», и никогда не останавливаются. Их можно назвать очень быстрыми электронами, которые ведут себя как луч света от фонарика и которые можно использовать для создания квантовых компьютеров», — заявил Захид Хасан (Zahid Hasan) из Принстонского университета (США).

В 1929 году немецкий математик Герман Вейль изучал свежие на тот момент уравнения, выведенные Полем Дираком для описания манеры движений и поведения электрона, позитрона и других жителей микромира, ведущих себя одновременно как волна и частица.

Вейль обнаружил, что данные формулы допускают существование крайне экзотических частиц, не обладающих массой и движущихся со скоростью света и по особым законам, не совместимым с физикой того времени. После того, как физики начали всерьез воспринимать расчеты Вейля, они долгое время считали, что подобными частицами являются нейтрино, которые до экспериментов конца прошлого века считались безмассовыми.

Сегодня, как объясняет Хасан, эта проблема всплыла снова, и ученые заново начали искать неуловимую частицу, которую они называют «фермионом Вейля». Его группе удалось найти подобную частицу внутри так называемых фотонных кристаллов, изготовленных из кусочков двух веществ – таллия и мышьяка.

Фотонный кристалл представляет собой мозаику из множества наночастиц с разными оптическими свойствами. Такая конструкция превращает его в среду с избирательной оптической проводимостью — волны света определенной длины свободно в нем распространяются, тогда как другие отражаются. Физики используют такие кристаллы для «складывания» отдельных фотонов, их усиления и превращения видимого света в другие виды электромагнитного излучения.

Хасан и его коллеги создали такой фотонный кристалл, в толще которого, при облучении лучами ультрафиолета и мягкого рентгена, спонтанно возникают виртуальные «фермионы Вейля», представляющие собой группы из нескольких электронов, связанных друг с другом.

Одним из необычных свойств этих объектов, помимо их «бесконфликтности» и крайне высокой скорости движения, является то, что противоположно заряженные фермионы Вейля не обязательно притягиваются друг к другу, и могут относительно свободно двигаться в окрестностях близлежащих частиц с обратным зарядом (в данном случае фермионы Вейля будут представлять собой аналоги гипотетических магнитных монополей и анти-монополей).

Параллельно с открытием Хасана, другая группа ученых из MIT и университета провинции Чжэцян (Китай) создала другой тип фотонного кристалла, внутри которого тоже возникали эти же самые квазичастицы. По их словам, фермионы Вейля и порождающие их фотонные кристаллы можно использовать для создания трехмерного аналога графена, «нобелевского» углерода, чье появление породит революцию в области компьютерной техники.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>