物理学家第一次设法观察了将近100年前预测的准粒子

一个以陀螺仪为例的

美国物理学家首次证实了德国科学家赫尔曼·威尔（Hermann Weil）通过实验观察到的无质量虚拟粒子的存在。这一发现可能为创建新的电子设备，新型的高功率激光器和其他光学设备铺平道路。粒子工作由普林斯顿大学和麻省理工学院独立进行和出版。

20世纪初，德国人魏尔（David Weil）和大卫·希尔伯特（David Hilbert）一起在哥廷根大学学习，他对爱因斯坦很熟悉，成为他的广义相对论的第一批追随者和大众化者，并撰写了有关数学和理论物理学的书籍和文章。在1929年的其他想法中，他描述了假设的虚拟粒子，后来称为“ Weyl点”或“ Weyl费米子”。

这些是晶格的局部扰动，可以方便地以颗粒（类似于电子空穴的形式）的形式考虑它们。它们作为Dirac方程的解（描述了具有半整数自旋的点粒子的运动）出现。而且，它们在理论上非常方便，因为它们没有质量并且没有螺旋可以向左或向右旋转（旋转矢量既可以在其移动方向上也可以在其移动方向上定向）。这种独特的特性使得有可能在未来的微电子学中使用这些粒子，而不是在其上构建所有现代微电子学的电子。

长期以来，物理学家认为，魏尔描述的粒子是中微子，因为它被认为是无质量粒子。但是，当1998年证明中微子具有质量时，这个谜团又再次激发了科学家的头脑。

普林斯顿大学物理学教授扎希德·哈桑（M. Zahid Hassan）解释说：“魏尔费米子的物理学是如此奇怪，以至于随之而来的是许多难以想象的不同潜在特性。”

在一种特殊类型的晶体中，它的行为类似于磁单极子，从而补充了这种准粒子的不同寻常的性质。现实中没有人实际观察到磁单极子，但是作为数学上的抽象，可以方便地将它们用于所谓的后格栅（物理学家用来描述晶体上X射线，中子和电子的衍射的另一种数学抽象）。在这样的计算中，魏尔费米子的性质与单极子的性质极为相似。


检测器获得的数据证实了粒子的存在

，Weyl费米子本身的行为类似于单极-反垄断组合。因此，即使具有相反电荷的颗粒也可以彼此独立地移动。另外，当障碍物出现在其路径中时，它们能够移动而不会反向散射（在与移动方向相反的方向上反射）。普通电子与障碍物碰撞，它们的分散提高了介质的温度。

哈桑教授说：“他们似乎拥有自己的GPS导航器，可以改变航向并避免散射。” “他们顽固地继续朝着相同的方向前进，并一直不停地飞过。”他们表现得像非常快的电子束，因此，他们可以在一个新类型的量子计算机中使用的“

水晶，其中外尔费米子和单极有乐趣，是一种螺旋形 -这是一个” 三次周期性最小表面 “ -不幸的是，另一这是一种很难用简单的词语来描述的数学术语，但是，实际上存在这种晶体，并且其中之一可以像二维石墨烯一样建立几乎完美的电流电导率。

威尔描述了费米子，还描述了科学家在实验中寻求的半金属晶体的结构。首次观察到韦尔费米子的晶体是不对称的砷化钽晶体。在实验中，将其置于两级扫描隧道显微镜中，冷却至几乎绝对为零，然后检查以使其具有所需的结构（因为该化合物存在大量的晶体形式）。此后，他被高能质子束轰炸，在此期间证实了对晶体中Weyl费米子的观察。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN381991/