ZrSiS’de Bulunan Yarı Dirac Fermiyonları: Yönlü Kütle Davranışına Sahip Yarı Parçacıklar

Araştırmacılar ilk kez bir yönde kütlesiz davranış sergileyen, diğer yönde ise kütleye sahip olan bir yarı parçacık belirlediler. Yarı Dirac fermiyonları olarak bilinen parçacıkları içeren bu anlaşılması zor olay, yarı metal bir malzeme olan zirkonyum silikon sülfit (ZrSiS) kristalinde tespit edildi. Pennsylvania Eyalet Üniversitesi ve Columbia Üniversitesi’ndeki bilim adamlarına göre keşif, Physical Review X dergisinde ayrıntılı olarak açıklandı ve pil teknolojisi, sensörler ve diğer yeni ortaya çıkan alanlardaki ilerlemelerin önünü açabilir.

Penn State Fizik Bölümünde Yardımcı Doçent olan Dr. Yinming Shao liderliğindeki araştırma, ZrSiS kristallerini incelemek için manyeto-optik spektroskopinin kullanılmasını içeriyordu. Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’ne konuşan Dr. Shao, özellikle yarı Dirac fermiyonlarını araştırmadıklarını ancak verilerindeki beklenmedik imzaların sonuçta bu ilk gözleme yol açtığını söyledi. İlk olarak 2008 ve 2009’da teorileştirilen bu yarı parçacıklar, hareketlerine bağlı olarak benzersiz yönlü kütle davranışı sergiliyor; bir kavram teorisyeni “B2/3 güç yasası” olarak adlandırmıştı.

Kullanılan Benzersiz Deneysel Teknikler

Raporlara göre deneyler, Florida’daki Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’nda, dünyanın en güçlü sürekli manyetik alanlarından biri (Dünya’nın manyetik alanından 900.000 kat daha güçlü) kullanılarak gerçekleştirildi. ZrSiS kristalleri -452°F’ye soğutuldu ve bu manyetik alan altında kızılötesi ışığa maruz bırakıldı. Binaen Raporlara göre, malzeme içinde gözlemlenen enerji modelleri, yarı Dirac fermiyonlarının farklı davranışlarını ortaya çıkardı; bu da on yılı aşkın bir süre önceki teorik tahminlerle uyumluydu.

ZrSiS’in Gelecek Potansiyeli

Dr. Shao, başka bir açıklamasında ZrSiS’in grafite benzer katmanlı bir malzeme olduğunu ve grafene benzer şekilde hassas kontrol için tabakalar halinde pul pul dökülebileceğini belirtti. Bu yarı parçacıkları anlamanın önemli teknolojik atılımlara yol açabileceğini açıkladı. Keşifleri bir gizemi çözerken, Dr. Shao ayrıca birçok hususun açıklanmadığını ve daha fazla araştırma için geniş bir alan bıraktığını da vurguladı.