Weyl fermiyonunun varlığı 85 yıllık bir araştırmanın ardından araştırmacılar tarafından ilk kez doğrulandı. Bir kristalde hem madde hem de anti-madde gibi davranabilen bu tuhaf parçacık, kütlesiz elektronlar üretebiliyor.
Keşif, sadece bu zor parçacıkların var olduğuna dair kesin kanıtlar sunduğu için değil, aynı zamanda kuantum hesaplama ve çok daha verimli elektroniklerin önünü açtığı için de önemli. Başyazar ve Princeton Üniversitesi fizikçisi M. Zahid Hasan’a göre, “Weyl fermiyonları, elektronlardan çok daha verimli ve organize bir şekilde akabildikleri için elektronikte elektronlarla yaşadığınız trafik sıkışıklığını ortadan kaldırmak için kullanılabilir.”
“Weyltronics” olarak bilinen yepyeni bir elektronik teknolojisi gelebilir.
O halde Weyl fermiyonu tam olarak nedir? Lise fen derslerinde evrendeki her şeyin atomlardan oluştuğu yaygın bir yanılgı olsa da, parçacık fiziğine göre aslında her şey fermiyon ve bozonlardan oluşur. Basitçe söylemek gerekirse, fermiyonlar elektronlar gibi maddenin temel bileşenleridir ve bozonlar da fotonlar gibi enerji taşıyan varlıklardır.
Günümüz elektronikleri, yükü oldukça iyi taşımalarına rağmen, birbirleriyle çarpışmaya ve dağılmaya, enerji israfına ve ısı yaratmaya eğilimli elektronlar üzerine inşa edilmiştir.
Ancak 1929 yılında Hermann Weyl adında bir Alman fizikçi, geleneksel elektronlardan çok daha etkili bir şekilde yük taşıyabilen kütlesiz bir fermiyonun varlığını öne sürdü.
Princeton ekibi sonunda bunların gerçekten var olduğunu ortaya koydu. Aslında, Weyl elektronlarının bir test ortamında yükü yaygın yarı iletkenlerdeki elektronlardan en az 1.000 kat daha hızlı ve harika malzeme grafen içindeki elektronlardan iki kat daha hızlı taşıyabildiğini gösterdiler.
Ekip Science dergisinde, parçacığın spininin aynı anda hareketiyle aynı yönde (fizikçilerin “sağ elli” olarak adlandırdıkları) ve ters yönde (“sol elli” olarak adlandırdıkları) olması nedeniyle, elektronlardan önemli ölçüde daha verimli olduklarını yazıyor.
Bu, tüm fermiyonların tekdüze hareket ettiği ve sıradan elektronları saçacak nesnelerin içinden veya etrafından geçebileceği anlamına gelir.
Hasan’ın basın açıklamasına göre, “sanki kendi GPS’leri var ve dağılmadan kendi kendilerine yol alıyorlar.” “Sağ ya da sol elli olduklarından, sadece tünelden geçtikleri için durmadan o yönde ilerlemeye devam edecekler. Bu ultra hızlı elektronlar, tek yönlü ışık demetleri gibi davrandıkları için yeni kuantum hesaplama biçimleri için kullanılabilir.”
Ünlü Higgs bozonu da dahil olmak üzere diğer parçacık keşiflerinin çoğunun aksine, Weyl fermiyonunun laboratuar yapımı bir kristalde keşfedilmiş olması, bu keşifle ilgili özellikle harika bir özelliktir.
Sonuç olarak, çalışma kolayca tekrarlanabilir ve araştırmacılar Weyl fermiyonunu elektronikte kullanmanın yollarını keşfetmeye hemen başlayabilirler.
Bilim insanları, daha önce Çinli araştırmacılar tarafından Weyl fermiyonu için olası bir “yuva” olarak önerilen bir yarı metal olan tantalum arsenit kristalini dikkatlice inşa ettikten sonra parçacığı keşfettiler. Laboratuvarlarında bulunması zor parçacığın izlerini keşfettikten sonra kristalleri Kaliforniya’daki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’na götürdüler ve burada yüksek enerjili foton ışınları gönderdiler. Kristallerde Weyl fermiyonunun varlığı, ışınların karşı taraftaki imzasıyla doğrulandı.
Weyl fermiyonları kuasipartiküller olarak adlandırılır, bu da bağımsız parçacıklar olarak var olamayacakları, sadece kristaller gibi katıların parçaları olarak var olabilecekleri anlamına gelir. Ancak daha fazla araştırma, bilim insanlarının ne kadar değerli olabileceklerini tam olarak belirlemelerini sağlayacaktır. Hasan şunları söyledi: “Weyl fermiyonunun mekaniği o kadar tuhaf ki, bu parçacıktan şu anda hayal bile edemediğimiz pek çok şey çıkabilir.
Kaynak: science-astronomy.com
