Създадоха частица, която се държи като материя и антиматерия
Последно: 19 юни 2024 г. в 10:24
Физици създадоха изключително необичайна виртуална частица – така наречения фермион на Вайл – която се държи в кристали едновременно като материя и антиматерия.
Това отваря пътя за създаване на свръхбързи и почти не греещи компютри, става ясно от статия, публикувана в сп. Science.
„Тези частици буквално притежават вградена GPS система, която им позволява да се движат, без да се сблъскват помежду си и с други жители на микроскопичния свят. Те се движат само в една посока, тъй като са „завъртени“ наляво или надясно, и никога не спират. Може да се нарекат много бързи електрони, които се държат като лъч светлина от фенерче и които може да се използват за създаването на квантови компютри“, казва Захид Хасан (Zahid Hasan) от Принстънския университет (САЩ).
През 1929 година немският математик Херман Вайл изучил уравненията, изведени от Пол Дирак за описване на движението и поведението на електрона, позитрона и други жители на микроскопичния свят, които се държат едновременно като вълна и частица.
Вайл открил, че тези формули допускат съществуването на изключително екзотични частици, които не притежават маса и се движат със скоростта на светлината по особени закони, несъвместими с физиката от това време. След като физиците започнали сериозно да възприемат изчисленията на Вайл, дълго време смятали, че подобни частици са неутриното, които преди експериментите в края на миналия век се смятали за безмасови.
Днес, както обяснява Хасан, този проблем изплувал отново и учените отново започнали да търсят неуловимата частица, която нарекли фермион на Вайл. Екипът на Хасан успял да открие подобна частица в така наречените фотонни кристали, изработени от две вещества – талий и арсен.
Фотонният кристал представлява мозайка от множество наночастици с различни оптични свойства. Такава конструкция го превръща в среда с избирателна оптична проводимост – светлинните вълни с определена дължина се разпространяват свободно в него, докато другите се отразяват. Физиците използват такива кристали за „складиране“ на отделни фотони, усилването и превръщането на светлината в други видове електромагнитно лъчение.
Хасан и колегите му създали такъв фотонен кристал, в който, при облъчване с ултравиолетови лъчи и мек рентген спонтанно възникват виртуални фермиони на Вайл, представляващи група от няколко електрона, свързани помежду си.
Едно от необичайните свойства на тези обекти – освен тяхната „безконфликтност“ и изключително високите скорости на движение – е това, че противоположно заредените фермиони на Вайл не се привличат задължително един към друг и могат сравнително свободно да се движат в околностите на близките частици с обратен заряд (в дадения случай фермионите на Вайл ще представляват аналози на хипотетични магнитни монополи и антимонополи).
Успоредно с откритието на Хасан друга група учени от MIT и университета на провинция Чжецян (Китай) създали друг тип фотонен кристал, в който също възникнали същите квазичастици.
По думите им фермионите на Вайл и пораждащите ги фотонни кристали може да се използват за създаването на триизмерен аналог на графена, „Нобелов“ въглерод, чиято поява ще направи революция в областта на компютърната техника.
