تمكن الفيزيائيون لأول مرة من ملاحظة الجسيمات شبه المتنبأ بها منذ حوالي مائة عام

أكد مثال

لفيزيائيين أمريكيين في مجال الغدة الدرقية لأول مرة وجود جسيمات افتراضية بلا كتلة تنبأ بها العالم الألماني هيرمان ويل من خلال ملاحظتها تجريبيًا. قد يمهد هذا الاكتشاف الطريق لإنشاء أجهزة إلكترونية جديدة ، ونوع جديد من أشعة الليزر عالية الطاقة والأجهزة البصرية الأخرى. تم عمل ونشر الجسيمات بشكل مستقل من قبل جامعة برينستون ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا .

في بداية القرن العشرين ، درس الألماني فايل في جامعة جوتنجن مع ديفيد هيلبرت نفسه ، وكان على دراية بأينشتاين ، وأصبح أحد أوائل المتابعين والمروجين لنظريته النسبية العامة ، وكتب كتبًا ومقالات عن الرياضيات والفيزياء النظرية. من بين أفكاره الأخرى في عام 1929 ، وصف الجسيمات الافتراضية الافتراضية ، والتي تم تسميتها فيما بعد "نقاط Weyl" أو "Werm of fermions".

هذه هي الاضطرابات المحلية للشبكة البلورية ، والتي تعتبر مريحة في شكل جسيمات (شيء يشبه الثقوب الإلكترونية ). ظهرت كحلول لمعادلة ديراك (التي تصف حركة جسيم نقطي مع نصف عدد صحيح تدور). علاوة على ذلك ، فهي مريحة للغاية للعمل من الناحية النظرية ، حيث ليس لديهم كتلة ولها حلزونيمكن أن يكون إما يسارًا أو يمينًا (يمكن توجيه ناقل الدوران في اتجاه الحركة وضدها). هذه الخصائص الفريدة تجعل من الممكن استخدام هذه الجسيمات في الإلكترونيات الدقيقة للمستقبل بدلاً من الإلكترونات التي بنيت عليها جميع الإلكترونيات الدقيقة الحديثة.

لفترة طويلة ، اعتقد الفيزيائيون أن الجسيم الذي وصفه فايل كان نيوترينو ، حيث تم حسابه بين الجسيمات عديمة الكتلة. ولكن عندما ثبت في عام 1998 أن للنيوتريونات كتلة ، بدأ اللغز مرة أخرى في إثارة عقول العلماء.

وأوضح م. زاهد حسن ، أستاذ الفيزياء في جامعة برينستون الذي أشرف على الدراسة: "إن فيزياء فيرميون ويل غريبة للغاية لدرجة أن هناك عددًا لا يمكن تخيله من الخصائص المحتملة المختلفة التي تليها".

الطبيعة غير العادية لهذا الجسيم شبه مكمل بحقيقة أنه في بلورة من نوع خاص سوف تتصرف مثل أحادية القطب المغناطيسي. لم يلاحظ أحد في الواقع احتكارًا مغناطيسيًا في الواقع ، ولكن كتجريد رياضي ، من الملائم استخدامها في الحسابات على ما يسمى شواية ظهر(تجريد رياضي آخر يستخدمه الفيزيائيون لوصف حيود الأشعة السينية والنيوترونات والإلكترونات على بلورة). وفي مثل هذه الحسابات ، تتشابه خصائص فيرميونات Weyl إلى حد كبير مع خصائص monopoles.


البيانات التي حصل عليها الكاشف ، والتي تؤكد وجود الجسيمات

، تتصرف فيرميونات Weyl نفسها مثل تركيبة الاحتكار-الاحتكار. لذلك ، حتى الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة يمكن أن تتحرك بشكل مستقل عن بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك ، فإنهم قادرون على التحرك دون التشتت الخلفي (الانعكاس في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة) عندما تظهر العقبات في طريقهم. تصطدم الإلكترونات العادية بالعقبات ويزيد تشتتها من درجة حرارة الوسط.

يقول الأستاذ حسن: "يبدو أن لديهم ملاح GPS خاص بهم يسمح لهم بتغيير المسار وتجنب التشتت". "إنهم يواصلون بعناد التحرك في نفس الاتجاه ، ويطيرون مباشرة من دون توقف." تتصرف مثل شعاع من الإلكترونات السريعة جدًا ، وبالتالي يمكن استخدامها في نوع جديد من أجهزة الكمبيوتر الكمومية. "

البلورة ، التي تستمتع فيها فرميونات Weyl والاحتكار ، هي عبارة عن درقية - وهذا هو" الحد الأدنى لسطح دوري ثلاث مرات "- لسوء الحظ ، آخر مصطلح رياضي يصعب وصفه بكلمات بسيطة ، ومع ذلك ، في الواقع ، توجد مثل هذه البلورات ، ومن بينها ، من بين أمور أخرى ، يمكن للمرء أن ينشئ موصلية كاملة تقريبًا للتيار الكهربائي - كما هو الحال في الجرافين ثنائي الأبعاد.

يصف Weil ، الذي يصف الفرميونات ، أيضًا بنية البلورة نصف المعدنية ، التي سعى العلماء إليها في التجارب. كانت البلورة التي تم رصد فرميلات ويل فيها لأول مرة عبارة عن بلورة زرنيخ التنتالوم غير المتماثلة. في التجربة ، تم وضعها في مجهر مسح نفقي ذي مستويين وتبريدها إلى الصفر المطلق تقريبًا ، وفحصها بحيث تحتوي على البنية المطلوبة (نظرًا لوجود كمية معقولة من الأشكال البلورية لهذا المركب). بعد ذلك ، تم قصفه بعوارض من البروتونات عالية الطاقة ، تم خلالها تأكيد مراقبة فيرميونات Weyl في البلورة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar381991/