《自然·通訊》：神秘莫測的外爾費米子或“棲息

為您介紹：據美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）官網消息，ORNL和田納西大學的科學家通過中子衍射實驗和X射線實驗得出結論稱，神秘莫測的外爾費米子或“棲息”于鋨基磁性晶體結構中。研究發表在最新一期的《自然·通訊》雜志上，或將有助于量子計算機的發展。

鋨基材料研究

1929年，德國物理學家魏爾曼·外爾首次提出，存在著一種無質量的粒子—外爾費米子（Weyl fermions），其獨特屬性有助研究下一代電子設備和量子計算機。直到2015年，科學家們才首次在實驗室察看到外爾費米子。研究人員一直在尋找可供其棲身的其他材料，希望將其獨特的屬性應用于自旋電子學以及量子計算機等領域。在最新研究中，科學家對一種鋨基材料進行了研究并證明外爾費米子的出現需要滿足兩個條件。

最新研究的論文第一作者、ORNL的斯圖爾特·考爾德表示：“這些粒子的一舉一動像電子，但速度比電子快，因為它們沒有質量。所有電子設備都基于電子，如果用外爾費米子代替電子，從原理上說，將得到運行速度更快的設備。”

鋨基材料的磁序條件

科學家們在位于ORNL的高通量同位素反應堆進行了中子衍射研究，弄分明了一個領有黃綠石晶體結構的鋨基材料的磁序。他們發現，它領有一個“全進全出”的磁序，這是此類物質包含外爾費米子的兩大條件之一。

第二個條件是強烈的軌旋耦合效應，這一屬性描述了電子的自旋以及其圍繞原子的運動之間的關聯。一般而言，領有更多電子的大原子的軌旋效應更強，但該材料中的鋨盡管重且密度大，其電子構型被認為會打消軌旋效應。研究人員使用位于阿貢國家實驗室的先進光子源的X射線剖析辦法，獲得了這種鋨黃綠石材料內存在強軌旋耦合的證據。

不過，考爾德也強調，最新研究并非鋨材料存在外爾費米子的直接證據，但它的確表明，此類材料是外爾費米子的一個潛在的棲息地。