Физики, возможно, нашли новую частицу — нейтральный фермион | Популярный Университет

Физики, возможно, нашли новую частицу — нейтральный фермион

Квантовые осцилляции в диэлектрике: новый фермион?

Физики из Принстона обнаружили квантовые осцилляции в изоляторе — однослойном дителлуриде вольфрама. Ранее считалось, что в изоляторах наблюдать квантовые осцилляции невозможно. Учёные предполагают, что это можно объяснить существованием новых фермионов, имеющих нейтральный заряд. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Известно, что электрические свойства металлов и изоляторов разительно отличаются. Металлы проводят электрический ток, потому что отрицательно заряженные электроны внутри них очень подвижны. В изоляторах — наоборот, движение носителей заряда крайне затруднено. Поэтому изоляторы обладают очень высоким электрическим сопротивлением.

Это различие в подвижностях носителей заряда приводит и к различному поведению веществ в магнитом поле. Если металл при очень низкой температуре поместить в магнитное поле, возникает эффект, известный как квантовые осцилляции. При низкой температуре и в магнитом поле электроны в металле переходят в особое квантовое состояние, что приводит к колебаниям (осцилляциям) удельного сопротивления металлического обрзаца.

Наблюдать это явление в изоляторах ранее не удавалось, как раз из-за того, что электроны в них малоподвижны. Однако необычные результаты нового эксперимента физиков из Принстона заставил учёных задуматься и пересмотреть свои взгляды на изоляторы.

Команда учёных работала с дителлуридом вольфрама — веществом, обладающим металлическими свойствами в своём обычном состоянии. Однако в атомарно тонком слое (как графен) оно является изолятором. При измерении удельного сопротивления слоя дителлурида вольфрама учёные обнаружили колебания сопротивления, то есть — квантовые осцилляции.

Открытие стало для учёных неожиданностью, поскольку существующие теории не могли объяснить появления квантовых осцилляций в материале-изоляторе. На этот счёт у авторов есть своя гипотеза — возможно, колеблются в материале не сами электроны, а некоторые ранее неизвестные квантовые частицы. Причём, поскольку изоляторы крайне плохо перемещают заряженные частицы, новый предположительный фермион должен иметь нейтральный заряд.

Сейчас авторы исследования утверждают, что необходимо провести дополнительную работу, чтобы проверить, существуют ли предполагаемые нейтральные фермионы, или же есть другое объяснение наблюдаемому явлению.

Автор: Максим Мазурин
Редактор: Никита Шевцев

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: