Una particella senza massa, alias Weyl fermion, predetto quasi 100 anni fa, è stato trovato in un altro angolo della fisica. Gli elettroni in un semimetallo possono comportarsi come queste particelle. Sono destrimani o mancini:sono immagini speculari come le nostre mani. La teoria prevedeva che i semimetalli Weyl potessero produrre corrente elettrica dipendente dalla manualità illuminando la luce infrarossa polarizzata circolarmente su di essi. Gli scienziati hanno quindi confermato e misurato questa corrente. Passando dalla luce di destra a quella di sinistra si è cambiata la direzione della corrente, il che significa che potrebbero determinare la manualità di questi elettroni.

Il rilevamento della manualità degli elettroni in un semimetallo Weyl apre nuove possibilità sperimentali per lo studio e il controllo di queste sfuggenti particelle prive di massa e della loro stranezza quantistica. Il loro comportamento quantistico può portare a nuovi fenomeni ottici. Un esempio sono le fotocorrenti (corrente elettrica indotta dalla luce). Un altro esempio è il rilevamento di fotoni (pacchetti di luce quantizzati) dallo spettro ottico del medio infrarosso a frequenze più basse (terahertz). Il rilevamento a infrarossi è fondamentale per la visione notturna e l'imaging termico. Il rilevamento di Terahertz è utile per i dispositivi che penetrano i pacchetti. Inoltre, il destro e il mancino in un semimetallo potrebbero essere usati come zeri e uno nell'informatica convenzionale. Il risultato? Nuovi percorsi per archiviare e trasportare i dati.

Una sfuggente particella priva di massa con carica e spin ½, alias Weyl fermion, era stato previsto quasi 100 anni fa. Non è stato ancora osservato nella fisica delle particelle. Però, gli scienziati hanno previsto e osservato che gli elettroni nell'arseniuro di tantalio semimetallico (TaAs) si comportano proprio come la sfuggente particella. Le particelle hanno una manualità determinata dal fatto che le direzioni di rotazione e movimento della particella siano parallele o antiparallele. In altre parole, gli elettroni in TaAs costituiscono una nuova fase topologica chiamata semimetallo Weyl. Perciò, gli elettroni in un semimetallo Weyl sono i fratelli a bassa energia dei fermioni di Weyl nella fisica delle particelle. La teoria prevedeva che i semimetalli Weyl potessero supportare fotocorrenti significative a causa della combinazione di specifiche rotture di simmetria, potenziale chimico finito, e inclinazioni finite dello spettro energetico di Weyl. Recentemente, un team di scienziati di diverse istituzioni ha deciso di testare questa teoria.

In due pubblicazioni, gli scienziati hanno prima previsto e poi riportato l'osservazione ottica diretta della fotocorrente indotta e quindi la manualità dei fermioni di Weyl nei semimetalli TaAs. In questi esperimenti, i ricercatori hanno osservato per la prima volta che la fotocorrente raggiunge un valore massimo per la luce polarizzata circolarmente destra. La commutazione della luce a polarizzazione circolare sinistra ha ridotto al minimo la fotocorrente totale. Queste osservazioni porteranno a ulteriori esperimenti, perché la teoria suggerisce anche che i materiali Weyl privi di un punto di simmetria di inversione potrebbero essere utilizzati per sviluppare rivelatori altamente sensibili per la luce nel medio e lontano infrarosso.