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Dopo sedici anni dalla sua previsione teorica, un’eccezionale scoperta sconvolge il mondo della fisica: il fermione semi-Dirac, un quasiparticella che possiede massa solo in una direzione di movimento, è stato finalmente individuato.
Questo comportamento unico, mai osservato prima, potrebbe aprire nuove strade nella comprensione della materia e nella progettazione di dispositivi quantistici avanzati (a proposito, ecco come i dispositivi quantistici cambieranno la nostra vita).
Il fenomeno è stato rilevato in un cristallo semi-metallico di ZrSiS, portato a temperature estreme di -269 gradi Celsius. Gli scienziati, guidati dal fisico Yinming Shao della Pennsylvania State University, non cercavano specificamente questa particella, ma hanno notato segnali insoliti durante esperimenti con spettroscopia magneto-ottica, una tecnica che sfrutta riflessi di luce infrarossa in campi magnetici ultra-intensi.
“Immaginate un treno su binari che rappresentano la struttura elettronica del materiale” spiega Shao. “In un verso il treno viaggia alla velocità della luce, senza massa. Ma quando cambia direzione, incontra resistenza e acquista massa. Questo dualismo è ciò che rende il fermione semi-Dirac così straordinario.”
L’analogia aiuta a comprendere un comportamento che si verifica su scale atomiche e che richiede condizioni estreme: il team ha utilizzato un campo magnetico 900.000 volte più forte di quello terrestre per rivelare queste proprietà. Il fermione semi-Dirac, teorizzato nel 2008, è un fenomeno raro che opera con regole diverse a seconda della direzione di movimento.
Il prossimo passo sarà comprendere meglio il suo comportamento e studiare come isolare strati singoli di cristallo per applicazioni future.
