Открытие безмассовой крупицы может всерьез убыстрить электронику

    Экзотичная частичка, предположенная наиболее 85 годов назад, в конце концов открыта. Нареченная «фермионом Вейля», она является необычной, однако размеренной крупицей, и не имеющей массы, ведет себя как только материя и антиматерия в кристалле и, как только говорят, может производить целиком безмассовые электроны. Ученые полагают, что новенькая частичка может привести к возникновению сверхбыстрой электроники и продвинуть нас гораздо поглубже в мир квантовых вычислений.

    Открытие безмассовой крупицы может всерьез убыстрить электронику

    Существуют два типа частиц, кои составляют Вселенную и все внутри нее: фермионы и бозоны. Ежели ординарно, фермионы — это же крупицы, из которых состоит материя (электроны, к примеру), а уж бозоны — частицы, кои переносят силу (вроде фотонов). Привычно фермионы типа электронов умеют сталкиваться вместе, теряя энергию, и никакие два фермиона и не умеют пребывать в одном состоянии в одной позиции в одно время. Однако у фермионов Вейля, так как они безмассовые, этаких ограничений нет.

    В первый раз фермионы Вейля начали дискуссировать физики в 1929 году, с подачи физика и арифметика Германа Вейля, который представил, что умеют существовать безмассовые фермионы, могущие переносить электронный заряд. Без массы, полагал он, электроны, сделанные из фермионов Вейля, сумеют переносить электронный заряд в цепи еще скорее, чем нормальные электроны. По факту, в согласовании с крайними исследовательскими работами, электронный ток, переносимый электронами Вейля, в тестовой среде может двигаться вдвое скорее, чем переносимый электронами в графене, и в 1000 раз скорее, чем в обыкновенных полупроводниках.

    Открытие безмассовой крупицы может всерьез убыстрить электронику

    Интернациональная группа ученых под управлением Принстонского вуза науки и технологии материалов (PRISM) и Лаборатории топологической квантовой материи и спектроскопии исследовала огромное количество кристаллических образований, до того как избрала асимметричный кристалл арсенида тантала (полуметалла, который владеет качествами как только проводника, эдак и изолятора) в качестве ведущего кандидата в охоте за теоретической крупицей.

    Кристаллы арсенида тантала, охлажденные практически перед началом абсолютного нуля, расположили в сканирующий туннельный спектромикроскоп, дабы взглянуть, будут ли они соответствовать гипотетичным параметрам для размещения фермионов Вейля. Потом, когда кристаллы прошли испытание, команда передала них в Национальную лабораторию Лоуренса в Беркли, Калифорния, где сквозь их пропустили пучок высокоэнергетических фотонов. Этот тест, в конце концов, подтвердил существование разыскиваемых фермионов Вейля.

    «Характер сего научные исследования, как только выяснилось, всерьез различается в оптимальную сторону от большинства остальных работ, кои мы выполняли раньше, — разговаривает Су-Ян Сюй, научный коллега Принстона. — Как царило, теоретики рассказывают нам, что некие стыки умеют показывать новейшие либо достойные внимания характеристики, а уж мы, как только экспериментаторы, проверяем это же на практике. В том случае мы сами самому себе выдумали теоретический прогноз, а уж потом провели опыты. Это же проделало финишный фуррор еще больше захватывающим и удовлетворяющим, чем раньше».

    Как только квазичастица — частичка, которая пребывает снутри жесткого вещества (в этом случае), однако орудует эдак, как будто она малосильно взаимодействующая частичка в вольном места — фермион Вейля безмассовый и владеет высочайшей степенью мобильности. Так как спин крупицы ориентирован в обоих направлениях, когда она движется «по правую руку» и «по левую руку», как только рассказывают физики, она может преодолевать препятствия, кои замедляют обыкновенный электрон.

    «У их как будто существуют собственный GPS, который руководит ими без рассеяния, — говорит физик Принстонского вуза Захид Хасан. — Они будут двигаться лишь и исключительно в одном направлении, так как являются правшами и левшами, и ни разу и не придут к финалу, так как они ординарно туннелируют. Это же максимально резвые электроны, кои ведут себя подобно однонаправленным лучам света, они умеют быть применены для новеньких типов квантовых вычислений».

    Вначале Вейл полагал собственный фермион частью другой фотомодели теории относительности, предложенной его сотрудником Альбертом Эйнштейном. И хотя догадка Вейля проиграла догадке Эйнштейна, мысль его теоретической крупицы продолжала истязать физиков не мало лет после чего. Все же, будучи чисто «теоретической» частицей, даже ежели обнаруживались намеки на фермион Вейля, них списывали на неверные проявления нейтрино. Оглядываясь обратно, можно представить, что то были вправду фермионы Вейля, потому что в 1998 году существовало найдено, что нейтрино владеют маленький толпой.

    «Люди решили, что хотя теория Вейля и не применяется к теории относительности либо нейтрино, она относится к главный форме фермионов и владеет странностями и оптимальными качествами, кои умеют быть полезны, — разговаривает Хасан. — Спустя наиболее чем 80 лет мы нашли, что этот фермион ожидал нас. Это же самый базисный архитектурный блок любых электронов. И максимально круто, что мы в конце концов вывели его из теоретического рецепта Вейля 1929 года».