Nieuwe deeltjes ontdekt: semi-Dirac-fermion beweegt massaloos in één richting, krijgt massa in andere.

AmsterdamWetenschappers hebben een nieuw type deeltje ontdekt, de semi-Dirac-fermion. Dit deeltje gedraagt zich massaloos als het in één richting beweegt, maar lijkt massa te hebben in een andere richting. Ze ontdekten dit deeltje in een kristal van een halfmetalen materiaal genaamd ZrSiS. Deze ontdekking zou technologieën zoals batterijen en sensoren kunnen verbeteren.

Meer dan tien jaar geleden voorspelden wetenschappers het bestaan van de semi-Dirac fermion, dat unieke kenmerken qua massa in verschillende richtingen zou hebben. Ze konden dit fenomeen waarnemen door middel van magneto-optische spectroscopie, een techniek waarbij infraroodlicht op een materiaal in een sterk magnetisch veld wordt gericht, waarna het gereflecteerde licht wordt geanalyseerd.

Bijzonderheden over de ontdekking van semi-Dirac-fermionen in ZrSiS:

• Massaloos bij lineaire beweging.
• Krijgt massa bij loodrechte beweging.
• Observeerbaar via magneto-optische spectroscopie.
• Uitgevoerd in het Nationaal Hoge Magnetisch Veld Laboratorium.

Lees ook:

3 februari 2025 · 01:32

Vroegtijdige Griekse loodvervuiling onthult maatschappelijke veranderingen en economische transities in oude beschavingen

ZrSiS is een gelaagd materiaal vergelijkbaar met grafiet. Deze structuur maakt het mogelijk om het in enkele lagen te snijden. Als deze lagen met succes gescheiden kunnen worden, kunnen de eigenschappen van semi-Dirac-fermionen met precisie vergelijkbaar met grafeen worden benut.

Semi-Dirac-fermionen functioneren vergelijkbaar met de basisprincipes van de kwantummechanica. Ze illustreren de relatie tussen energie en massa, zoals beschreven in Einsteins speciale relativiteitstheorie. In sterke magnetische velden kunnen deze deeltjes specifieke energieniveaus vormen die Landau-niveaus worden genoemd. In dit onderzoek vertoonden ze echter een afwijkend gedrag van de verwachtingen, door een patroon te volgen dat bekend staat als de "B^(2/3) machtswet".

Deze ontdekking onthult een nieuw soort deeltje en wijst erop dat er nog vele onbekende details zijn. Het gebruik en de beheersing van semi-Dirac fermionen kan veel belangrijke toepassingen hebben, vooral in de materiaalkunde. Hoewel deze ontdekking van groot belang is, blijven er veel onbeantwoorde vragen over deze deeltjes die verder onderzoek vereisen.