Geisterhafte Teilchen mit keine Masse, die schließlich im Labor erstellt

Eine lang ersehnte Teilchen mit keine Masse mehr als 85 Jahren vorgeschlagen wurde schließlich im Labor erstellt.

Das mysteriöse Teilchen, genannt ein Fermion Weyl, entstanden aus einem Kristall aus einem Material namens ein Halbmetall. Durch Beschuss des Kristalls mit Photonen, produzierte das Team einen Strom von Elektronen, die kollektiv wie die schwer fassbare subatomaren Teilchen verhalten.

Die neue Entdeckung nicht nur Aufschluss über das Verhalten eines der schwersten Elementarteilchen, es könnte ebnen den Weg für ultra-low-Power Electronics, sagte Studie Co-Autor Su-Yang Xu, ein Physiker an der Princeton University in New Jersey. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Lang ersehnte Partikel

Mathematiker Hermann Weyl schlug zuerst das geheimnisvolle masselose Teilchen im Jahre 1929. Die Partikel hätte einen Spin, aber hätte auch "Chiralität", was bedeutet, dass sie sich drehen würde, als sie durch den Raum in entweder links oder Rechtshänder Ausrichtung, reiste, sagte Xu. Wenn ein links - und Rechtshänder Weyl Fermion in Kontakt kommen, würde sie gegenseitig zu vernichten.

Gemäß dem Standardmodell der amtierende Modell, das beschreibt, subatomare Teilchen, existieren zwei Haupttypen von Partikeln: Bosonen und Fermionen. Bosonen tragen Kraft und Fermionen sind die teensy Bestandteile der Materie. Aber Wissenschaftler habe lange darüber nachgedacht, dass Fermionen in drei Arten kam: Dirac, Majorana und Weyl. Bisher haben Wissenschaftler in Teilchenbeschleunigern von den ersten beiden, aber kein Hinweis auf Letzteres nachgewiesen.

Jedoch in einer Studie in der Fachzeitschrift physische Überprüfung B 2011 Forscher vorgeschlagen, dass ein Kristallgitter mit bestimmten Eigenschaften Weyl Fermionen unter den richtigen Bedingungen produzieren könnte. Um die geisterhaften Teilchen zu erzeugen, das Material müsste eine gewisse Asymmetrie und müsste auch ein Halbmetall, ein Material mit Eigenschaften zwischen Isolator und ein Dirigent sein. Der Haken war, dass niemand genau welches Material wusste zu versuchen.

So studierten Xu und seine Kollegen über eine Datenbank mit fast 1 Million Beschreibungen der Kristallgitter. Sie beschlossen, dass ein Gitter bestehend aus Tantal und Arsen einen vielversprechenden Platz zu suchen wäre. So bombardiert sie ein Tantal-Arsenid-Gitter mit einem Strahl von Photonen (Lichtteilchen), die Elektronen in das Material zu energetisieren. Die zusätzliche Stoß von Energie der Photonen trat die Elektronen aus ihrer normalen Position im Gitter und schickte sie bewegen. Durch den Nachweis dieser Vertriebenen Elektronen, konnte das Team verstehen, wie sie durch das Gitter bewegten.

Durch die Analyse dieser Eigenschaften, fand das Team, dass die Elektronen sehr seltsam handelten. "Das Elektron quasi-Teilchen verhält sich genau wie ein Weyl Fermion", sagte Xu.

Besser als Supraleiter

Der neue Fund könnte den Weg für bessere Elektronik ebnen. Weyl Fermionen sind sehr stabil und genau wie Licht, mit der gleichen Geschwindigkeit auf dem gleichen Platz zu bleiben, wenn sie mit anderen Weyl Fermionen die entgegengesetzte Chiralität vernichten. Infolgedessen können sie Reisen für lange Strecken und eine Gebühr zu tragen, ohne immer innerhalb des Kristallgitters und der Erzeugung von Wärme, verstreut, wie normale Elektronen Xu sagte.

Das bedeutet, dass das neue Material theoretisch besser als bestehende Materialien in der Elektronik verwendet aktuelle tragen konnten, sagte Xu.

Und im Gegensatz zu Supraleitern, die nur funktionieren, wenn in ultrakalten flüssiges Helium oder Stickstoff getaucht, das neue Material könnte arbeiten bei Raumtemperatur, Xu hinzugefügt.

Darüber hinaus sagte die Macken von Weyl Fermionen gehört, dass auf der Quanten-Skala, wenn sie einen elektrischen oder magnetischen Feld, erleben sie ihre Chiralität wechseln können, Xu.

Das heißt, sie haben eine seltsame "Teleportation" Fähigkeit, d. h. sie spontan von einer Links für Rechtshänder Geschmack, im Wesentlichen ein Fermion einen Geschmack an einen anderen Ort transportieren zu wechseln, Leon Balents, Physiker am am Institut für theoretische Physik an der University of California Santa Barbara, sagte, die nicht an der Studie beteiligt war.

Aber die neue Erkenntnis, aber faszinierend, macht nicht den Chancen besser, dass ein Fermion Weyl auf ein Atom Smasher wie dem Large Hadron Collider, gefunden werden konnte, sagte Ashvin Vishwanath, theoretische kondensierter Materie Physiker an der University of California in Berkeley, der Autor der 2011-Studie schlägt zunächst die Existenz von Weyl semi-Metallen.

"Dies wirft keinerlei Licht darüber, ob es gibt Weyl Fermionen in Bezug auf die Elementarteilchen," Vishwanath, wer nicht in der aktuellen Studie beteiligt war, sagte Live Science.

So oder so, Erstellen von Analogien zu den Elementarteilchen in Kristallen offen legen könnten neue Erkenntnisse darüber, wie diese Teilchen in der realen Welt Verhalten würde, fügte er hinzu.

"Es sicherlich ein tieferes Verständnis für einige dieser Ideen in der Teilchenphysik ist weil du musst denken in einem neuen Kontext," sagte Vishwanath.

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