ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาคไร้มวลและพวกเขาสามารถปฏิวัติอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้
หลังจาก 85 ปีของการค้นหานักวิจัยได้ยืนยันการมีอยู่ของอนุภาคไร้มวลที่เรียกว่า Weyl fermion เป็นครั้งแรกที่เคยมีมา ด้วยความสามารถพิเศษในการประพฤติตนเป็นทั้งสสารและต่อต้านสสารภายในผลึกอนุภาคแปลก ๆ นี้สามารถสร้างอิเล็กตรอนที่ไม่มีมวลได้
การค้นพบนี้มีขนาดใหญ่มากไม่ใช่แค่เพราะในที่สุดเราก็มีข้อพิสูจน์ว่าอนุภาคที่เข้าใจยากเหล่านี้มีอยู่จริง แต่เป็นเพราะมันปูทางไปสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าและคอมพิวเตอร์ควอนตัมรูปแบบใหม่ "Weyl fermions สามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาการจราจรติดขัดที่คุณได้รับจากอิเล็กตรอนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ -
พวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นระเบียบมากกว่าอิเล็กตรอน" หัวหน้านักวิจัยและนักฟิสิกส์ M. Zahid Hasan จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในสหรัฐอเมริกาบอกกับ Anthony Cuthbertson ที่ IBTimes "สิ่งเหล่านี้อาจนําไปสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รูปแบบใหม่ที่เราเรียกว่า 'Weyltronics'"
แล้วไวล์เฟอร์เมียนคืออะไรกันแน่? แม้ว่าเรามักจะได้รับการสอนในวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายว่าจักรวาลประกอบด้วยอะตอม จากมุมมองของฟิสิกส์อนุภาค แต่ทุกอย่างประกอบด้วยเฟอร์เมียนและโบซอนจริงๆ พูดง่ายๆ ก็คือ เฟอร์เมียนเป็นส่วนประกอบสําคัญที่ประกอบขึ้นเป็นสสารทั้งหมด, เช่น อิเล็กตรอน, และโบซอนคือสิ่งที่มีแรง, เช่น โฟตอน.
อิเล็กตรอนเป็นกระดูกสันหลังของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันและในขณะที่พวกมันมีประจุค่อนข้างดีพวกมันก็มีแนวโน้มที่จะกระเด้งเข้าหากันและกระจายสูญเสียพลังงานและผลิตความร้อน แต่ย้อนกลับไปในปี 1929 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Hermann Weyl ตั้งทฤษฎีว่าต้องมีเฟอร์เมียนไร้มวลซึ่งสามารถบรรทุกประจุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าอิเล็กตรอนทั่วไป
และตอนนี้ ทีมที่พรินซ์ตันได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขามีอยู่จริง ในความเป็นจริงพวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าในตัวกลางทดสอบอิเล็กตรอน Weyl สามารถบรรทุกประจุได้เร็วกว่าอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปอย่างน้อย 1,000 เท่าและเร็วเป็นสองเท่าของกราฟีนวัสดุมหัศจรรย์ภายใน
พวกเขายังมีประสิทธิภาพมากกว่าอิเล็กตรอนทีมรายงานในวิทยาศาสตร์เนื่องจากการหมุนของอนุภาคอยู่ในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของมัน (ซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่า 'ถนัดขวา) และตรงข้ามกับทิศทางของมัน ('ถนัดซ้าย') ในเวลาเดียวกัน ซึ่งหมายความว่า fermions ทั้งหมดเคลื่อนที่ในลักษณะเดียวกันทุกประการและสามารถเคลื่อนที่ผ่านและรอบ ๆ สิ่งกีดขวางที่กระจายอิเล็กตรอนปกติ
"มันเหมือนกับว่าพวกเขามี GPS ของตัวเองและบังคับทิศทางตัวเองโดยไม่กระจัดกระจาย" ฮาซันกล่าวในการแถลงข่าว "พวกเขาจะเคลื่อนที่และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้นเนื่องจากพวกเขาถนัดขวาหรือถนัดซ้ายและไม่เคยมาถึงจุดสิ้นสุดเพราะพวกเขาเพิ่งอุโมงค์ผ่าน เหล่านี้เป็นอิเล็กตรอนที่เร็วมากซึ่งทํางานเหมือนลําแสงทิศทางเดียวและสามารถใช้สําหรับการคํานวณควอนตัมชนิดใหม่"
สิ่งที่เจ๋งเป็นพิเศษเกี่ยวกับการค้นพบนี้คือนักวิจัยพบ Weyl fermion ในผลึกสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการซึ่งแตกต่างจากการค้นพบอนุภาคอื่น ๆ ส่วนใหญ่เช่น Higgs boson ที่มีชื่อเสียงซึ่งพบได้ในผลพวงของการชนกันของอนุภาคเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าการวิจัยสามารถทําซ้ําได้ง่ายและนักวิทยาศาสตร์จะสามารถเริ่มหาวิธีใช้ Weyl fermion ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ทันที
ทีมพบอนุภาคหลังจากคิดค้นผลึกกึ่งโลหะที่เรียกว่าแทนทาลัมอาร์เซไนด์เป็นพิเศษ ซึ่งก่อนหน้านี้นักวิจัยในประเทศจีนระบุว่าเป็น 'บ้าน' ที่มีศักยภาพสําหรับ Weyl fermion หลังจากพบร่องรอยของอนุภาคที่เข้าใจยากในห้องปฏิบัติการของพวกเขาพวกเขานําผลึกไปที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley ในแคลิฟอร์เนียซึ่งพวกเขายิงลําแสงโฟตอนพลังงานสูงผ่านพวกเขา ลายเซ็นของคานอีกด้านหนึ่งยืนยันว่าคริสตัลมี Weyl fermion อยู่จริง
Weyl fermions เป็นสิ่งที่เรียกว่า quasiparticles ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถมีอยู่ในของแข็งเช่นคริสตัลเท่านั้นและไม่ใช่อนุภาคแบบสแตนด์อโลน แต่การวิจัยเพิ่มเติมจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์หาว่ามีประโยชน์อย่างไร "ฟิสิกส์ของ Weyl fermion นั้นแปลกมาก อาจมีหลายสิ่งหลายอย่างที่เกิดขึ้นจากอนุภาคนี้ซึ่งเราไม่สามารถจินตนาการได้ในตอนนี้" Hasan
เราแทบรอไม่ไหวที่จะหาคําตอบ
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
