Άμαζα ηλεκτρόνια αποκτούν μάζα στην παρουσία ισχυρού μαγνητικού πεδίου

Electron

Για πρώτη φορά, σύμφωνα με μια νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Communications, φυσικοί έχουν ανακαλύψει ότι σε ένα εξαιρετικά υψηλό μαγνητικό πεδίο, «άμαζα» ηλεκτρόνια Dirac, μπορούν να αποκτήσουν μάζα.

«Αυτή είναι μια πολύ συναρπαστική σημαντική ανακάλυψη, επειδή μέχρι τώρα, κανείς δεν έχει ανακαλύψει ποτέ ένα αντικείμενο του οποίου η μάζα μπορεί να διαμορφωθεί με την εφαρμογή ενός εξωτερικού ερεθίσματος», αναφέρουν οι φυσικοί στη μελέτη τους.

Ενώ μένει να δούμε τις εφαρμογές της ανακάλυψης, αυτό αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη στην θεμελιώδη φυσική.

Θα μπορούσε δυνητικά να είναι το έναυσμα για νέες εργασίες στη φυσική υψηλών ενεργειών, όπως για παράδειγμα τα πειράματα συγκρούσεων που διεξάγονται στους επιταχυντές σωματιδίων (Μεγάλος Επιταχυντής Σωματιδίων).

«Κάθε φυσικό αντικείμενο έχει μια μάζα, η οποία είναι ένα μέτρο της αντίστασης του αντικειμένου σε μια αλλαγή στην κατεύθυνση ή την ταχύτητα του, αφού εφαρμοστεί μια δύναμη», αναφέρουν οι επίσης οι φυσικοί στη μελέτη τους.

«Καθώς μπορούμε εύκολα να ωθήσουμε ένα ελαφριάς μάζας καροτσάκι για ψώνια, δεν μπορούμε να μετακινήσουμε ένα βαρύ φορτηγό με έξι τροχούς απλά σπρώχνοντας το».

«Ωστόσο, υπάρχουν μερικά παραδείγματα στη φύση, αντικειμένων που δεν έχουν μάζα. Αυτά περιλαμβάνουν τα φωτόνια, τα στοιχειώδη σωματίδια που ανακαλύφθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν που είναι επιφορτισμένα με τη μεταφορά του φωτός, και τα νετρίνα, που παράγονται στον Ήλιο ως αποτέλεσμα των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων».

Οι φυσικοί στη νέα τους μελέτη, δείχνουν για πρώτη φορά ένα τρόπο με τον οποίο η μάζα μπορεί να «παραχθεί» σε ένα υλικό. Κατ’ αρχήν το εξωτερικό ερέθισμα που επέτρεψε αυτό, το μαγνητικό πεδίο, θα μπορούσε να αντικατασταθεί με κάποιο άλλο ερέθισμα το οποίο ίσως εφαρμοστεί  μακροπρόθεσμα στην ανάπτυξη των πιο εξελιγμένων αισθητήρων ή ενεργοποιητών.

Η ερευνητική ομάδα μελέτησε τι συνέβη στο ηλεκτρικό ρεύμα που πέρασε μέσα από το υλικό zirconium pentatelluride (ZrTe5), όταν εκτέθηκε σε ένα εξαιρετικά υψηλό μαγνητικό πεδίο.

Η μέτρηση του ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα μαγνητικό πεδίο είναι ένας τυπικός τρόπος χαρακτηρισμού της ηλεκτρονικής δομής του υλικού.

Στην απουσία ενός μαγνητικού πεδίου το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει εύκολα μέσα από το ZrTe5. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στο ZrTe5 τα ηλεκτρόνια που είναι υπεύθυνα για το ηλεκτρικό ρεύμα δεν έχουν μάζα.

Ωστόσο, όταν εφαρμόζεται ένα μαγνητικό πεδίο 60 Tesla (ένα εκατομμύριο φορές πιο έντονο από ό, τι το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας), το ρεύμα μειώνεται δραστικά και τα ηλεκτρόνια αποκτούν μάζα.

Ένα έντονο μαγνητικό πεδίο στο ZrTe5 μεταμορφώνει τα λεπτά και γρήγορα ηλεκτρόνια σε μεγάλα και αργά.

Παραπομπές

Yanwen Liu etc. Zeeman splitting and dynamical mass generation in Dirac semimetal ZrTe5. Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms12516

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *