Perşembe , Ağustos 24 2017
Anasayfa / Bilgisayar / 85 Yıl Sonra Kütlesiz Weyl Parçacığı Keşfedildi

85 Yıl Sonra Kütlesiz Weyl Parçacığı Keşfedildi

parçacık

Bilimsel olarak 85 yıl önce ortaya atılan egzotik parçacık Weyl fermiyonu sonunda Princeton Üniversitesi’nden bir ekip tarafından tespit edildi. Kütlesiz fakat stabil bir parçacık olan Weyl fermiyonu kristal içinde hem madde, hem de antimadde olarak davranıyor. Hatta bir iddiaya göre bu sayede tümüyle kütlesiz elektronlar üretilebilir. Bilim insanları bu yeni parçacık sayesinde süper hızlı elektronikler ve kuantum bilgi işlemede eşsiz gelişmeler yaşanabilecek.

Evrenimizi ve de her şeyi fermiyon ve bozonlar olarak adlandırılan iki farklı parçacık oluşturuyor. Fermiyonlar maddeyi oluşturan parçacıklar(elektronlar gibi), bozonlar(foton gibi)  ise bu parçacıkların taşıdığı kuvvetlerdir . Elektronlar gibi fermiyonlar birbirine çarparak enerji kaybederler, iki fermiyon aynı anda aynı halde bulunamazlar.  Fakat Weyl fermiyonları kütlesiz olduğundan, bu gibi sınırlamalara sahip değiller.

İlk 1929’da fizikçi ve matematikçi Hermann Weyl tarafından ortaya atılan teoride , elektrik yükü taşıyan kütlesiz fermiyonların var olabileceği öne sürüldü. Weyl fermiyonlarından yaratılan elektronların, elektronik devrelerde mevcut elektronlardan çok daha hızlı çalışabileceği öngörülüyordu. Son yapılan araştırmada , test örneğinde grafende elektronların iki kat daha hızlı taşındığı, normal yarı iletkenlerde ise 1000 kez daha hızlı olacağı öngörülüyor.

weyl fermiyon zahid hasan

Princeton Ünviersitesi’den bilim insanlarının liderliğinde uluslararası bir ekip, Princeton Bilim ve Teknoloji Materyalleri Enstitüsü ve Topolojik Kuantum Madde ve Spektroskopi Laboratuvarı’nı kullanarak düzinelerce tantalum arsenit kristalindeki düzinelerce asimetrik dizilimi inceleyerek teorik parçacık avına girişti.

Tantalum arsenikteki büyük boydaki kristalleri taramalı tünel spektromikroskopuna yerleştirerek mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta Weyl fermiyonu hipotetik spesifikasyonlarını inceledi. Kristaller testi geçer geçmez ekip, Kaliforniya’daki Berkeley Ulusal Laboratuvarı’na götürerek, parçacık hızlandırıcıda yüksek enerjili foton ışınımına maruz bırakarak, parçacığı aydınlattı. İşte bu son testle Weyl fermiyonunun varlığı onaylanmış oldu.

Aynı kuasi parçacık gibi bu parçacık da katılar içinde var olsa da boşlukta zayıf etkileşime sahip. Çünkü parçacığın spini hem sağ el,hem de sol el alanında oluyor.

Princeton Üniversitesi’nden fizikçi Zahid Hasan,”Bu aynı parçacığın kendi GPS’i olmasına benziyor, saçılım yapmadan kendi kendine yönleniyor. Parçacık hem sağ hem sol el kuralına uyduğundan dümdüz ilerleyerek tünelleme yapacak asla sona gelmeyecektir. Bu elektronlar birleştirilmiş yönlü ışık ışınları gibi davrandığından, yeni nesil kuantum işlemcilerde kullanılabilir,” diyor.

weyl fermiyon kristali

Weyl orjinalde Albert Einstein’ın genel görelelik teorisinin, alternatif modelinin bir parçacığı olarak fermiyonunu yerleştirdi. İşte bu nedenle yıllardır bu Weyl’in hipotezi Einstein ‘ın teorisinin gölgesinde kaldı. 1998’de nötrinoların keşfedilmesiyle Weyl fermiyonlarının varlığına dair ilk ipucu elde edildi.

80 yıldır keşfedilmesi beklenen parçacık aslında tüm elektronların en temel parçacıklarından biriydi. Bu yeni gelişme gerçekten oldukça büyük önem teşkil ediyor.

Kaynak : Gizmag 

Araştırma Referansı :

Abstrakt: A Weyl semimetal is a crystal which hosts Weyl fermions as emergent quasiparticles and admits a topological classification that protects Fermi arc surface states on the boundary of a bulk sample. This unusual electronic structure has deep analogies with particle physics and leads to unique topological properties. We report the experimental discovery of a Weyl semimetal, TaAs. Using photoemission spectroscopy, we directly observe Fermi arcs on the surface, as well as the Weyl fermion cones and Weyl nodes in the bulk of TaAs single crystals. We find that Fermi arcs terminate on the Weyl nodes, consistent with their topological character. Our work opens the field for the experimental study of Weyl fermions in physics and materials science.

  1. Su-Yang Xu1,2,*,
  2. Ilya Belopolski1,*,
  3. Nasser Alidoust1,2,*,
  4. Madhab Neupane1,3,*,
  5. Guang Bian1,
  6. Chenglong Zhang4,
  7. Raman Sankar5,
  8. Guoqing Chang6,7,
  9. Zhujun Yuan4,
  10. Chi-Cheng Lee6,7,
  11. Shin-Ming Huang6,7,
  12. Hao Zheng1,
  13. Jie Ma8,
  14. Daniel S. Sanchez1,
  15. BaoKai Wang6,7,9,
  16. Arun Bansil9,
  17. Fangcheng Chou5,
  18. Pavel P. Shibayev1,10,
  19. Hsin Lin6,7,
  20. Shuang Jia4,11,
  21. M. Zahid Hasan1,2,
Facebook Yorumları

Hakkında Oğuz Sezgin

Bir bilim sever ve kimyager olarak, internetteki eksikliği görerek Gerçek Bilim’i 2012'de kurdum. Bu sitede gördüğünüz pek çok bilim ve teknoloji haberini oldukça ciddi kaynaklardan toplayarak sizin için araştırıyor, çeviriyor ve geliştiriyorum. Gerçek Bilim'deki diğer yazarlar ve ben, her gün baş döndürücü şekilde gelişen bilim ve teknoloji haberlerini size aktarmaktan kıvanç duyarız.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

Devrimsel Buluş Yaraları Bir Dokunuşla İyileştiriyor

Ohio State Üniversitesi’nden bilim insanları  vücuttaki her tür hücreyi onarabilecek bir doku tedavisi geliştirdi. Tissue …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*