Ở dạng “hạt femi đồng hồ cát”, các phân tử trôi qua các ống tập hợp thành dạng kết cấu đồng hồ cát, gọi là phân tán.
Hình ảnh mô tả dạng vật chất “hạt femi đồng hồ cát”.
Dạng ống trôi chảy này chưa từng được biết đến. Mặc dù, dạng vật chất này mới chỉ là lý thuyết nhưng đã được các nhà nghiên cứu công nhận.
Các nhà nghiên cứu thuộc trường ĐH Princeton (Anh) đề xuất ý tưởng các hạt femi đồng hồ cát có thể tồn tại trong các tinh thể tạo thành chất kali và thủy ngân kết hợp với các antimony, thạch tín hay bismut.
Các tinh thể đóng vai trò tính chất cách ly bên trong, bên trên và bên dưới bề mặt, tính chất dẫn nhiệt ở hai bên, tạo thành các ống hình đồng hồ cát bằng dòng chảy electron.
Các nhà nghiên cứu tập hợp phần tử lý thuyết này thành tổ hợp vật chất gọi là các chất cách ly hinh học topo.
Trong trường hợp này, sự chồng đống vật chất có vai trò như tính chất cách ly và chặn dòng electron trong khi bề mặt dẫn nhiệt cho electron xuyên qua các ống. Các phần tử tạo thành các ống được gọi là hạt femi Dirac.
Các hạt femi là các phân tử hạ nguyên tử, trong đó có thể bao gồm các electron, proton và neutron có trong các dạng nhỏ hơn, như: Dirac khối lượng bằng 0, Majorana và hạt femi Weyl.
Hình ảnh cho thấy sự phân tán của bề mặt hạt femi của chất thủy ngân và các nguyên tử bismut (màu xanh và đỏ).
Trong công trình nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu đã đặt ra giả thuyết: các định luật vật lý cho các electron chảy trên bề mặt, trong khi các định luật vật lý ngăn các electron chảy đi theo hướng khác.
Đặc điểm phân tán cũng có thể thấy ở các vật chất khác.
Ông Andrei Bernevig thuộc Hội Giáo sư Vật lý trường ĐH Princeton cho biết: “Dạng hạt femi đồng hồ cát có dịch chuyển lạ kỳ chứ không thể bị loại bỏ”.
“Không thể loại bỏ ống đồng hồ cát khỏi bề mặt tinh thể".
Sinh viên Aris Alexandradinata đã tốt nghiệp chuyên ngành vật lý, cho biết: “Công việc của chúng tôi là biều diễn đặc tính hình học topo mới trong băng cách ly”.
“Bề mặt băng cách ly nối với một đồng hồ cát bên cạnh dạng zigzag không thể phá vỡ”.
Các nhà nghiên cứu đã có thể vẽ ra những kết nối giữa hệ thống lý thuyết với toán học cao cấp.
Trong trường gọi là đổi đồng đều, có 230 dạng tinh thể tồn tại tự nhiên. 157 tinh thể trong số đó ở dạng có thể biến dạng giống đồng hồ cát.
Giả thuyết về đồng hồ cát là dạng lý thuyết đầu tiên mô tả các tinh thể đối xứng đảo ngược thời gian. Hơn thế nữa, các tinh thể là dạng vật chất hình học topo đầu tiên dựa vào dạng hình học đối xứng ban đầu biến chuyển thành.
Theo các nhà nghiên cứu, các đặc tính này có thể áp dụng vào lĩnh vực điện tử, trong đó có thể làm chất bán dẫn hiệu quả.
Việc khám phá ra các đặc tính hoạt động của hạt femi, mô tả toán học và có thể quan sát các vật chất thăng bằng tạo thành sự tấn công mạnh vào hoạt động ở thể lượng tử, thể rắn và vật lý vật chất.
Tất cả những gì đã biết về dạng “hạt femi đồng hồ cát” mới chỉ là bắt đầu.
Nguồn: Daily Mail
