I fisici teorici hanno scoperto che i fermioni di Weyl mostrano un comportamento paradossale in contraddizione con una teoria fondamentale dell'elettromagnetismo vecchia di 30 anni. La scoperta ha possibili applicazioni in spintronica. Lo studio è stato pubblicato su Lettere di revisione fisica .

I fisici dividono il mondo delle particelle elementari in due gruppi. Da un lato ci sono i bosoni portatori di forza, e dall'altro ci sono i cosiddetti fermioni. Quest'ultimo gruppo è disponibile in tre diversi gusti. I fermioni di Dirac sono i più famosi, comprendente tutta la materia. I fisici hanno recentemente scoperto i fermioni di Majorana, che potrebbe costituire la base dei futuri computer quantistici. Infine, I fermioni di Weyl mostrano un comportamento strano in, Per esempio, elettromagneti, che ha suscitato l'interesse del gruppo di fisica teorica del Prof. Carlo Beenakker.

Elettromagneti

Gli elettromagneti convenzionali lavorano sull'interazione tra correnti elettriche e campi magnetici. Dentro una dinamo, un magnete rotante genera elettricità, e viceversa:lo spostamento di cariche elettriche in un filo avvolto attorno a una barra di metallo indurrà un campo magnetico. Paradossalmente, una corrente elettrica prodotta all'interno della barra nella stessa direzione produrrebbe un campo magnetico attorno ad essa, a sua volta generando una corrente nella direzione opposta, e l'intero sistema crollerebbe.

Abbastanza stranamente, Beenakker e il suo gruppo hanno trovato casi in cui ciò accade effettivamente. Seguendo un'idea del collaboratore Prof. İnanç Adagideli (Università Sabanci), dottorato di ricerca lo studente Thomas O'Brien ha costruito una simulazione al computer che mostra che i materiali che ospitano i fermioni di Weyl mostrano effettivamente questo strano comportamento. Questo è stato osservato prima, ma solo in tempi artificialmente brevi, quando il sistema non ha avuto il tempo di correggere l'anomalia. La collaborazione Leiden/Sabanci ha mostrato che in circostanze speciali, a temperature vicine allo zero assoluto, quando i materiali diventano superconduttori, lo strano scenario si verifica a tempo indeterminato.

Fino ad ora, i fisici lo consideravano impossibile a causa delle simmetrie sottostanti nei modelli utilizzati. Ciò conferisce alla scoperta un significato fondamentale. "Studiamo i fermioni di Weyl principalmente per un interesse fondamentale, "dice O'Brien. "Comunque, questa ricerca dà più libertà nell'uso del magnetismo e dei materiali. Forse l'ulteriore flessibilità di un semimetallo Weyl sarà utile nella futura progettazione elettronica".