El hallazgo de los fermiones semi-Dirac, una cuasipartícula predicha teóricamente hace más de una década, ha sido reportado en la revista Physical Review X. La observación fue realizada mediante espectroscopía magneto-óptica en un cristal de ZrSiS, un semimetal que ha permitido visualizar estas partículas bajo condiciones muy específicas.
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Los fermiones semi-Dirac fueron propuestos teóricamente en 2008 y 2009 por varios equipos de investigación, incluyendo científicos de la Université Paris Sud y la Universidad de California, Davis. Estos fermiones tienen una masa efectiva únicamente cuando se mueven en una dirección específica, mientras que en la dirección perpendicular se comportan como si no tuviesen masa. El comportamiento fue observado utilizando un campo magnético extremadamente fuerte, 900,000 veces más fuerte que el campo magnético terrestre, y se iluminó el material con luz infrarroja para facilitar la observación.
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El experimento se llevó a cabo en el Laboratorio Nacional de Campo Magnético Alto en Florida, donde los científicos enfriaron una muestra de ZrSiS a -452 °F (-269 °C), cerca del cero absoluto. Esto permitió la observación de los efectos cuánticos que caracterizan el comportamiento de los fermiones semi-Dirac. El material ZrSiS fue primordial en este descubrimiento debido a su estructura electrónica, la cual impone una resistencia a los electrones que cambian de dirección, de manera similar a un tren que se mueve por vías que se cruzan.
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Una característica distintiva de estos fermiones es la energía de las transiciones de niveles de Landau, que siguió un patrón dependiente del campo magnético descrito por la ley de potencia B^(2/3). Los niveles de Landau son niveles de energía cuantizados que los electrones ocupan en un campo magnético, y su estudio ha sido crucial para confirmar las propiedades de los fermiones semi-Dirac.
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Este descubrimiento no solo representa un avance significativo en la física de materiales cuánticos y la comprensión de cuasipartículas en sistemas sólidos, sino que también podría tener aplicaciones prácticas en tecnologías emergentes como baterías y sensores. Los investigadores están trabajando para comprender completamente los datos y las características observadas, ya que aún hay misterios sin resolver en los resultados experimentales.