Fermion Weyla może zmienić elektronikę
Fot. Fotolia
Cząstka, której istnienie przewidział w roku 1929 Hermann Weyl została wreszcie zaobserwowana - dzięki badaniom przy użyciu syntetycznego kryształu fotonicznego – informuje „Science”.
Hermann Weyl, niemiecki matematyk, fizyk i filozof był profesorem politechniki w Zurychu, następnie Uniwersytetu w Getyndze, a od 1933 roku Uniwersytetu w Princeton. Z jego teoretycznych rozważań wynikało istnienie pozbawionej masy cząstki, która w kryształach mogłaby zachowywać się jak materia lub antymateria - to znaczy przenosić ładunek dodatni bądź ujemny.
Przez wiele dziesięcioleci fizycy uważali, że hipotetyczną subatomową cząstką Weyla jest neutrino. Dopiero w roku 1998 okazało się, że neutrino, choć lekkie, nie jest zupełnie pozbawione masy. O fermionach Weyla wiele pisano (uważano, że mogą z nich powstawać inne cząstki subatomowe), ale nie udawało się doświadczalnie potwierdzić ich istnienia. Teraz dokonały tego niezależnie dwa zespoły badaczy z Princeton (gdzie w przeszłości pracował Weyl) oraz Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Zwykle nowe cząstki odkrywa się dzięki coraz to potężniejszym akceleratorom, ale tym razem naukowcy wykorzystali syntetyczny kryształ arsenku tantalu, uzyskany dzięki współpracy chińskich naukowców z Centrum Materii Kwantowej w Pekinie oraz Tajwańskiego Uniwersytetu Narodowego. Kryształ ten ma tak zwaną strukturę gyroidalną, złożoną z niezliczonych pofalowanych kanalików. Podobnie skomplikowaną strukturę mają na przykład mieniące się metalicznymi barwami skrzydła niektórych motyli.
Badania przeprowadzone za pomocą mikroskopu tunelowego oraz wiązek fotonów wykazały występowanie efektów wskazujących na występowanie fermionów Weyla.
Zdaniem naukowców dzięki odkryciu fermionu Weyla możliwe będzie skonstruowanie szybszych i bardziej efektywnych urządzeń elektronicznych, na przykład laserów emitujących światło o bardziej jednorodnych parametrach, ponieważ same fermiony są bardziej stabilnymi i efektywnymi nośnikami ładunków niż elektrony. Są bardziej ruchliwe i pozbawione masy – mogą przenosić ładunek na dużą odległość nie wytwarzając ciepła. W dodatku ich spin jest zwrócony jednocześnie w kierunku ruchu oraz w przeciwną stronę, a z dwóch fermionów można uzyskać elektron (pozbawiony masy!). Jak przyznaje kierujący badaniami w Princeton prof. M. Zahid Hasan, wobec dziwnych właściwości fermionów Weyla na razie trudno w pełni wyobrazić sobie ich przyszłe zastosowania.(PAP)
pmw/ krf
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
