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国际团队基础物理取得突破

2021-10-08 12:02:02 科技 来源:
导读 一个国际研究小组首次发现,没有质量的电子可以在非常高的磁场中获得质量。理解电子、光子、中微子等基本粒子为什么具有质量,是物理学的一

一个国际研究小组首次发现,没有质量的电子可以在非常高的磁场中获得质量。

理解电子、光子、中微子等基本粒子为什么具有质量,是物理学的一个基本问题,也是一个争论激烈的领域。都柏林三一学院凝聚态理论教授Stefano Sanvito和他在上海的合作者在著名的《自然通讯》杂志上发表了这一发现。

尽管它的应用还有待观察,但它代表了基础物理学的重大突破。它可以刺激高能物理的工作,比如像CERN这样的粒子加速器中的碰撞实验。

这是三一集团与上海复旦大学法显修教授的第三次联合出版。他联系了桑维托教授,根据他以前的出版物和在理论物理领域的国际声誉,为他们的实验活动提供理论支持。

桑维托教授是爱尔兰科学基金会资助的AMBER(高级材料与生物工程研究)中心的首席研究员,该中心位于三一和CRANN研究所,是三一物理研究所的教授。

他说:“这是一个非常令人兴奋的突破,因为到目前为止,还没有人发现一个物体的质量可以通过施加外部刺激来打开或关闭。每一个物理物体都有一个质量,它可以测量物体在受到力的作用时,对方向或速度变化的阻力。虽然我们可以很容易地推动轻型购物车,但我们不能通过简单的推动来移动重型六轮卡车。然而,也有一些物体在物质中没有质量的例子。包括这些光子,爱因斯坦负责携带光的基本粒子,以及太阳中由于热核反应产生的中微子。我们第一次证明了一种可以在材料中产生质量的方法。原则上,可以实现这一目标的外部刺激和磁场可以用其他刺激措施代替,并可能长期应用于更复杂的传感器或执行器的开发。很难说这可能意味着什么,但就像物理学中的任何基本发现一样,重要的是它的发现。”

他继续说道:“能继续在上海与修教授合作,非常令人满意。虽然他的团队是ZrTe5等材料的生长和表征方面的专家,但我的团队在理论解释方面有丰富的专业知识。测量是在中国复旦和武汉国家强磁场中心进行的,都柏林团队为这一发现提供了理论解释。这是一次非常富有成效的合作,我们还有许多其他出版物正在进行中。”

该团队研究了当锆环戊二烯(ZrTe5)暴露在非常高的磁场中时,流经外来物质时会发生什么。测量强磁场中的电流是表征材料电子结构的标准方法。

没有磁场,电流很容易流过氧化锆。这是因为在ZrTe5中,负责电流的电子没有质量。然而,当施加60特斯拉的磁场(比地球磁场强一百万倍)时,电流急剧下降,电子获得质量。ZrTe5中的强磁场将细长而快速的电子转化为肥胖而缓慢的电子。


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