Физики нашли свидетельство существования новой квантовой частицы

Физикам известно достаточно много элементарных частиц. Теперь ученые нашли свидетельства существования еще одной. А обнаружить ее удалось в двумерном изоляторе, который проявляет свойства проводника

По электрической проводимости большинство материалов можно разделить на проводники, изоляторы и полупроводники. Все они обладают разной внутренней структурой и способны по-разному проводить электрический ток. В проводниках подвижность носителей заряда выше, поэтому электроны могут свободно перемещаться внутри материала. В изоляторах все наоборот: из-за высокого сопротивления движение электронов в таких материалах затруднено.

Из-за этого в металлах, которые являются проводниками, можно наблюдать явления, не характерные для изоляторов, такие как возникновение квантовых осцилляций. При воздействии магнитного поля при очень низких температурах электроны могут переходить в квантовое состояние, которое вызывает колебания удельного сопротивления материала. Однако до сих пор считалось, что такого не происходит в изоляторах, так как подвижность электронов в них очень низкая.

В новом исследовании физики из Принстонского университета впервые случайно обнаружили квантовые осцилляции в изоляторе. Об этом сообщает портал New Atlas. В своем исследовании авторы использовали дителлурид вольфрама (WTe₂) — материал, который проявляет свойства проводника в трехмерной форме и становится изолятором при переходе в двумерную форму, которая по структуре напоминает графен. Авторы получили монослой дителлурида, поместили его в магнитное поле и наблюдали возникновение в нем квантовых осцилляций.

Современные теории не объясняют этот феномен, но исследователи выдвинули свою собственную гипотезу. Они предполагают, что вызывать такие колебания могут не электроны, а другие частицы, также относящиеся к классу фермионов. Согласно исследователям, так как в изоляторах не могут перемещаться заряженные частицы (иначе эти материалы уже не были бы изоляторами), значит квантовые осцилляции должны обуславливать нейтральные фермионы. Из известных частиц кандидатов на эту роль физики не нашли, поэтому они предполагают существование новой квантовой частицы.