在ZrSiS晶体中发现了半狄拉克费米子呦女朱朱，在一个方进取无质地，在另一个标的有质地，这为时期和量子碎裂提供了令东谈主欢叫的后劲。
科学家们第一次不雅察到一种被称为“半狄拉克费米”的准粒子，它的四肢是唯一无二的：它在一个方进取畅通时莫得质地，但在另一个方进取畅通时却有质地。这种准粒子最早是在16年前建议的表面，最近在一种被称为ZrSiS的半金属材料的晶体中被发现。盘问东谈主员以为，这一发现不错为电板和传感器等新兴时期的发展铺平谈路。
由宾夕法尼亚州立大学和哥伦比亚大学的科学家携带的盘问小组在《物理驳斥X》杂志上发表了他们的盘问效果。
“这完全出乎预念念，”宾夕法尼亚州立大学物理学助理磨真金不怕火、该论文的第一作家邵银明（音译）说。“当咱们运行盘问这种材料时，咱们以致莫得在寻找半狄拉克费米子，但咱们看到了咱们不睬解的特征 —— 事实剖析，咱们初度不雅察到这些野生准粒子，它们有时像有质地通常畅通，有时像莫得质地通常畅通。”
什么是半狄拉克费米子？
当一个粒子的能量完全来自它的畅通时，它不错莫得质地，这意味着它内容上是以光速传播的纯能量。举例，光子或光粒子被以为是无质地的，因为它以光速畅通。字据爱因斯坦的狭义相对论，任缘何光速畅通的东西王人不可能有质地。邵磨真金不怕火解释说，在固体材料中，很多粒子（也称为准粒子）的集体四肢可能与单个粒子的四肢不同，在这种情况下，粒子只在一个方进取具有质地。
半狄拉克费米子的表面最早是在2008年和2009年由几个盘问小组建议的，其中包括来自法国巴黎南大学和加州大学戴维斯分校的科学家。表面学家推断，准粒子可能会字据它们的畅通标的而具有质地滚动的特色 —— 它们在一个方进取看起来莫得质地，但在另一个方进取畅通时却有质地。
16年后，邵磨真金不怕火和他的配合者通过一种叫作念磁光谱学的设施无意地不雅察到了假定的准粒子。该时期触及到将红外光映照在材料上，同期材料受到强磁场的影响，并分析材料反射的光。邵磨真金不怕火和他的共事们念念要不雅察ZrSiS银色晶体中准粒子的性质。
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盘问小组在佛罗里达州的国度强磁场践诺室进行了践诺。该践诺室的夹杂磁铁创造了天下上最开阔的捏续磁场，大致是地球磁场的90万倍。磁场相配强，不错使水点等小物体悬浮起来。
盘问东谈主员将一块ZrSiS冷却到零下452华氏度（仅比十足零度高几度，这是可能的最低温度），然后将其通晓在践诺室的开阔磁场中，同期用红外光映照它，望望它揭示了材料里面的量子相互作用。
邵磨真金不怕火说：“咱们正在盘问光学反映，即这种材料里面的电子如何对光作念出反应，然后咱们盘问来自光的信号，望望这种材料自己是否有什么真谛的场所，对于它的潜在物理特色。”“在这种情况下，咱们在半金属晶体中看到了很多咱们盼愿的特征，然后统统这些其他的事情王人发生了，这十足是令东谈主困惑的。”
邵磨真金不怕火解释说，当磁场作用于任何材料时，该材料里面的电子能级就会量子化成称为朗谈能级的翻脸能级。关卡只可有固定值，就像爬一组楼梯，中间莫得小台阶。这些能级之间的隔断取决于电子的质地和磁场的强度，是以跟着磁场的增多，电子的能级应该增多一定数目，这完全取决于它们的质地 —— 但在这种情况下，它们莫得。
期骗佛罗里达的高功率磁铁，盘问东谈主员不雅察到ZrSiS晶体中朗谈能级跃迁的能量革职完全不同的依赖于磁场强度的阵势。多年前，表面学家将这种阵势称为“B^(2/3)幂定律”，这是半狄拉克费米子的关节特征。
为了息争他们不雅察到的奇怪四肢，践诺物理学家与表面物理学家配合斥地了一个神志ZrSiS电子结构的模子。他们迥殊蔼然电子可能畅通和交叉的旅途，以盘问当电子在一个标的畅通而不是另一个标的畅通时，材料里面的电子是如何失去质地的。
时期的类比和含义
邵磨真金不怕火说：“念念象一下，粒子是一列被界限在轨谈采鸠合的小火车，轨谈汇聚是材料的潜在电子结构。”“现时，在某些点，轨谈相交，是以咱们的粒子列车沿着它的快速轨谈，以光速转移，但然后它碰到一个十字街头，需要切换到垂直轨谈。转眼，它受到了阻力，它有了质地。这些粒子要么全是能量，要么有质地，这取决于它们沿着物资的‘轨迹’畅通的标的。”
盘问小组的分析标明，在交叉点存在半狄拉克费米子。具体来说，它们在线性旅途上畅通时看起来莫得质地，但在垂直方进取畅通时就酿成有质地了。邵磨真金不怕火解释说，ZrSiS是一种分层材料，很像石墨，由碳原子层构成，不错剥落成一个原子厚的石墨烯片。石墨烯是电板、超等电容器、太阳能电板、传感器和生物医学建造等新兴时期的关节构成部分。
邵磨真金不怕火说：“这是一种分层材料，这意味着一朝咱们约略弄昭着如何将这种化合物单层切割，咱们就不错期骗半狄拉克费米子的力量，以与石墨烯相易的精度抑止其特色。”“但这个践诺最令东谈主欢叫的部分是，这些数据还弗成完全解释。在咱们的不雅察中有很多未解之谜，是以这即是咱们正在死力息争的。”
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