Наука

Фізики знайшли свідчення існування нової елементарної частинки

Квантова частинка

Дослідники Прінстонського університету виявили в ізоляторі поведінку, характерну для провідників. Передбачається, що пояснити цей феномен може нова елементарна частинка, що є нейтрально заряджений ферміон.

За електричної провідності більшість матеріалів можна розділити на провідники, ізолятори і напівпровідники. Всі вони мають різну внутрішню структуру і здатні по-різному проводити електричний струм. У провідниках рухливість носіїв заряду вище, тому електрони можуть вільно переміщатися всередині матеріалу. В ізоляторах все навпаки: через високий опір рух електронів в таких матеріалах утруднено.

Через це в металах, які є провідниками, можна спостерігати явища, не характерні для ізоляторів, такі як виникнення квантових осциляцій. При впливі магнітного поля при дуже низьких температурах електрони можуть переходити в квантовий стан, який викликає коливання питомого опору матеріалу. Однак до цих пір вважалося, що такого не відбувається в ізоляторах, так як рухливість електронів в них дуже низька.

Читайте також:  5% електростанцій Землі викидають 73% парникових газів

У новому дослідженні фізики з Прінстонського університету вперше випадково виявили квантові осциляції в ізоляторі. Про це повідомляє портал New Atlas. У своєму дослідженні автори використовували дітеллурид вольфраму — WTe2) – матеріал, який проявляє властивості провідника в тривимірній формі і стає ізолятором при переході в двовимірну форму, яка за структурою нагадує графен. Автори отримали моношар дітеллурида, помістили його в магнітне поле і спостерігали виникнення в ньому квантових осциляцій.

Сучасні теорії не пояснюють це явище, але дослідники висунули власну гіпотезу. Вони припускають, що викликати такі коливання можуть не електрони, а інші частинки, також відносяться до класу ферміонів. Згідно дослідникам, так як в ізоляторах не можуть переміщатися заряджені частинки (інакше ці матеріали вже не були б ізоляторами), значить квантові осциляції повинні обумовлювати нейтральні ферміони. З відомих частинок кандидатів на цю роль фізики не знайшли, тому вони припускають існування нової квантової частинки.