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  • 研究人员已经在模仿称为外尔费米子理论(但从来没有观察到的)的颗粒的行为钽砷化的片观察到的新的现象。 

    研究人员已经在模仿称为外尔费米子理论(但从来没有观察到的)的颗粒的行为钽砷化的片观察到的新的现象。 

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探索在一个不寻常金属难以捉摸的高能粒子

研究人员已经在模仿称为外尔费米子理论(但从来没有观察到的)的颗粒的行为钽砷化的片观察到的新的现象。 

异金属显示行为可能导致新的红外探测器。


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卡尔·莉迪·让·巴蒂斯特
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光的中红外波长眼睛看不见,但可以出于多种技术,包括夜视,热感测,以及环境监测是有用的。现在,在一个非常规的金属的新现象,通过在物理学家MIT和其他地方找到,可以提供一种制造高灵敏度的检测器,用于这些难以捉摸波长的新方法。现象密切相关,已经由高能量物理学家预测但从未观察到的颗粒。

物理学家组所有自然界中的基本粒子分为两类,费米子和玻色子,根据属性称为自旋。费米子,反过来,有三种类型:狄拉克,马约拉纳和外尔。狄拉克费米子包括在常规的金属如铜或金的电子。另外两个是非常规的颗粒,可以引起奇怪,从根本上新的物理,这潜在地可用于创建更高效​​的电路和其它设备。

外尔费米子是第一次理论近一个世纪前由德国物理学家魏尔。即使它的存在被确立为形成亚原子物理中的广泛接受的标准模型方程的一部分,魏尔费米子实际上从未实验观察。理论预测,它们应当在光的速度移动,并且,在同一时间,关于旋转运动的方向。他们有两个品种取决于其周围运动的方向旋转是顺时针还是逆时针。此属性称为螺旋性,或手性,外尔费米子。  

即使魏尔费米子从未被直接观测到,研究人员最近发现一个现象,模仿他们的理论化性能的重要方面,在一类称为魏尔半金属非传统的金属。一个剩余的挑战是实验测量这些外尔费米子,其从回避最标准的实验技术检测的手性。

在杂志上发表的论文 自然物理学, 澳门太阳城最新网站的团队能够利用圆偏振光来衡量魏尔费米子的手性。这项工作是由澳门太阳城最新网站博士后琼MA和SU-杨旭完成的;物理学教授努赫gedik,巴勃罗jarillo - 赫雷罗,和帕特里克·李;等八个研究人员在澳门太阳城最新网站和其他大学在美国,中国和新加坡。

具体而言,研究人员发现一种叫做钽砷化物,或者TAA的金属,“表现出一个有趣的光电特性叫做圆形photogalvanic效果,” gedik,在物理系副教授说。以往,电传导需要跨一个金属的两端施加一个外部电压(如铜)。相比之下,研究人员在这项工作中,通过在中红外波长范围内的闪耀圆偏振光,所述的TAA可以产生电流不施加外部电压找到。此外,电流的方向由外尔费米子的手性决定,并且可以通过改变从左旋光偏振以右旋进行切换。

以这种方式产生的电流的量被证明是令人惊讶的大 - 比用于检测这种光的其它材料的反应强10到100倍。这样可以使在频谱的该中红外部分极为敏感的光检测器的材料是有用的。

“尽管很久以前被预测,魏尔费米子从来没有被观察到的基本粒子粒子物理,” gedik解释。但新的实验,他说,已经表明,在这些非传统的金属,普通的电子“可以在陌生的路上的表现,使他们的动作模仿魏尔费米子的行为”,并能表现出一系列新的特性。

在自外尔的原假设这些年来,“很多人怀疑中微子魏尔费米子,”徐说。中微子是在宇宙的光接近的速度猛冲并长期被认为有没有质量可言,就像假定魏尔费米子的亚原子粒子。但后来,当人们发现neurinos事实上的确有一个微小但可测量的质量,那可能性已被排除,而实际魏尔费米子也仍然没有被观察到。 “但在半金属电子等肿瘤相关抗原的行为密切模仿什么预测魏尔费米子的方式借给魏尔的原始理论支持,”马说。

电子“可以表现得像在这些金属魏尔费米子,”马说。 “他们总是成对出现总是有相反的手性。”

而其他人观察到一些电子在这些材料中不寻常的行为,没有人以前一直能够探测魏尔费米子的关键方面,即他们的左手或右手旋转。但在这项研究中,“我们想出一个办法来衡量的手性,”许说,利用圆偏振光触发电流,并显示出相对的光偏振引起相反的方向移动的电流。通过测量电流使用电极连接到不同的光偏振的材料,所以能够推断出负责该电流外尔费米子的手性。

“这项工作的意义在于,这是魏尔费米子的手性的首次直接观察,”安东burkov,在滑铁卢大学物理学和天文学副教授,加拿大,谁没有参与这项工作说。 “手性收费外尔费米子确实有其他直接后果,如费米弧边缘状态,但一想直接电磁响应来测量这个属性。这项工作报告首次测量“。

该研究小组还包括前博士后清陈洁仪(加州大学洛杉矶分校的助理,现在兼职教授);毕业学生宇轩林;副教授托马斯·帕拉西奥斯和威廉与艾玛·罗杰斯教授帕特里克·李在澳门太阳城最新网站;陈长张和助理教授贾爽北京大学在中国的大学;国庆畅和助理教授林鑫在新加坡国立大学;助理教授谢巍巍路易斯安那州立大学。这项工作是由美国支持能源,Gordon和Betty Mo要么e基金会和美国国家科学基金会的部门。


主题: 研究, 物理, 科学学院, 美国国家科学基金会(NSF), 能源部(DOE), 中微子

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