重磅!中国科学家参与发现“轴子”粒子,42年前预测的基本粒子

重磅!中国科学家参与发现“轴子”粒子,42年前预测的基本粒子
2019年10月12日 00:18 新浪网 作者 大文化交流

重磅!中国科学家参与发现“轴子”粒子,42年前预测的基本粒子

德累斯顿马克斯·普朗克固体化学物理研究所(Max Planck Institute For Chemical Physical Of Solid)、普林斯顿大学(Princeton University)、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)和中国科学院大学(University Of The Chinese Academy Of Sciences)的科学家们发现了一个众所周知难以捉摸的粒子:轴子。42年前,轴子首次被预测为基本粒子,是粒子物理学标准模型的扩展。

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#科学最新动态#其研究验结果发表在《自然》期刊上,研究小组在相关Weyl(外尔)半金属(TaSe4)2i中发现了由Weyl类型电子(Weyl Fermions)组成的轴子粒子特征。在室温下,(TaSe4)2i是一维晶体,其中电流由Weyl Fermions传导。然而,通过将(TaSe4)2i冷却到-11摄氏度以下,这些Weyl Fermions本身凝聚成晶体,即所谓的“电荷密度波”,扭曲了原子的底层晶格。最初自由的Weyl费米子现在是局域化的,并且初始Weyl半金属(TaSe4)2i成为轴子绝缘体。与金属原子晶体中自由电子的存在类似,Weyl半金属基电荷密度波晶体具有可以传导电流的轴子。

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然而,这种轴子的行为与电子有很大不同,当接触到平行的电场和磁场时,它们对磁电导率产生反常的正贡献。根据普林斯顿大学Andrei Bernevig小组的预测,德累斯顿马克斯·普朗克固体化学物理研究所的Claudia Felser小组产生了电荷密度波Weyl metalloid(TaSe4)2i,并研究了这种材料在电场和磁场影响下的导电情况。研究人员发现,这种材料中低于-11摄氏度的电流实际上是由轴子粒子携带。轴子绝缘体是一个相关的拓扑相,预计会在Weyl半金属中形成电荷密度波。

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在电荷密度波相中伴随的滑动模。预计会引起反常的磁电输运效应。然而,到本研究发现前,这种轴子电荷密度波还没有被实验检测到。研究的主要作者之一Claudia Felser说:我认为我们知道的材料突然显示出如此有趣的量子粒子,这是非常令人惊讶的。在实验中研究轴子粒子的新特性,可以让科学家更好地理解量子粒子的神秘领域,并开拓高度相关的拓扑材料领域。约翰尼斯·古思说:我毕生梦想的另一块积木,就是用固体中的实验实现天文和高能物理的想法。

博科园|研究/来自:马克斯·普朗克学会参考期刊《自然》DOI: 10.1038/s41586-019-1630-4博科园|科学、科技、科研、科普关注【博科园】看更多大美宇宙科学哦

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