Apie antro tipo Weylio fermionų egzistavimą mokslininkai pradėjo kalbėti tuomet, kai pastebėjo, kad volframo ditelūride vyko neįprasti dalykai. Dauguma metalų, veikiamų magnetinio lauko, tampa izoliatoriais, o Weylio fermionų turintys metalo kristalai tampa itin efektyviais laidininkais.
Tačiau volframo ditelūridas daro kai ką visiškai netikėto – jis tampa arba izoliatoriumi, arba idealiu laidininku, priklausomai nuo magnetinio lauko krypties.
kondensuotos medžiagos kietieji kūnai tampa tarsi atskiromis visatomis, kuriose mokslininkai gali atlikti elementariųjų dalelių tyrimus.
Kai tarptautinė mokslininkų komanda, vadovaujama tyrėjų iš Prinstono universiteto, ėmė analizuoti, kas čia vyksta, jie padarė prielaidą apie antro tipo Weylio fermionus. Mokslininkų tyrimas publikuotas žurnale „Nature“.
Mokslininkai spėja, kad antrojo tipo Weylio fermionai egzistuoja kondensuotos medžiagos kietuose kūnuose (condensed matter solid) – kristalų klasėje, kuriuos mokslininkai vadina „medžiagų visata“ dėl neįtikėtino jų turimo medžiagų kiekio.
Apie tai galima galvoti taip: įprastinėje Visatoje elektronai yra elementariosios dalelės. Tačiau kondensuotos medžiagos kietuose kūnuose mažos kvazidalelės, vadinamos Blocho elektronais, yra elementariosios dalelės ir jie gali turėti visas kitas įmanomas daleles Visatoje.
Tai reiškia, kad kondensuotos medžiagos kietieji kūnai tampa tarsi atskiromis visatomis, kuriose mokslininkai gali atlikti elementariųjų dalelių tyrimus. Būtent viename iš kondensuotos medžiagos kristalų ir buvo atrasti įprastiniai Weylio fermionai.
Tačiau jeigu apie Weylio fermionų egzistavimą buvo spėjama dar prieš 85 metus, kodėl antro tipo Weylio fermionai yra toks netikėtumas? Pasirodo, jų egzistavimo nenumatė kvantinės teorijos kūrėjas Hermannas Weylis, nes tai pažeistų fundamentalią taisyklę, žinomą kaip Lorentzo simetrija.
Tai būtų problema mūsų įprastinėje Visatoje, kurią apibūdina kvantinės mechanikos ir Alberto Einsteino reliatyvumo teorijos kombinacijos, vadinamos reliatyvistinės kvantinio lauko teorijos.
Tačiau Prinstono universiteto mokslininkai ėmė mąstyti, kad kondensuotose medžiagose viskas gali vykti kiek kitaip.
„Vaizduotė gali nuvesti toliau ir spėti, ar dalelės, kurios nežinomos reliatyvistinio kvantinio lauko teorijai, gali atsirasti kondensuotose medžiagose“, – sakė tyrimo vadovas Andrei'us Bernevigas.
Būtent tai mokslininkai ir atrado.
„Mokslininkai nustatė, kad, nors reliatyvumo teorija leidžia egzistuoti tik vienos rūšies Weylio fermionams, kondensuotose kietosiose medžiagose gali būti dvi skirtingos Weylio fermionų rūšys“, – pranešime spaudai cituojami Prinstono universiteto mokslininkai.
Dabar mokslininkai laboratorijoje siekia sukurti daugiau volframo ditelūrido ir aptikti šiuos naujo tipo fermionus, jų taip pat ieškoma kituose kondensuotos medžiagos kristaluose.
Jeigu antro tipo Weylio fermionai bus atrasti oficialiai, tai bus svarbus proveržis technologijose – abiejų rūšių Weylio fermionai labai greitai praleidžia elektros srovę, taigi gali padėti pamatus naujo tipo elektronikai.
