Naukowcy z Uniwersytetu Ehime pod kierownictwem Ryuheia Oki dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie fizyki, izolując zachowanie elektronów Diraca w superprzewodzącym polimerze. Elektrony Diraca, działające w niezwykłych warunkach, zachowują się jakby były pozbawione masy, co pozwala im oscylować z prędkością światła. To odkrycie otwiera nowe możliwości zrozumienia materiałów topologicznych, które z zewnątrz przewodzą prąd elektryczny, a wewnątrz są izolatorami.

Elektrony Diraca, znane z zachowań kwantowych wymagających zastosowania szczególnej teorii względności, zostały po raz pierwszy zidentyfikowane w grafenie oraz innych materiałach topologicznych. Rozróżnienie ich od standardowych elektronów w praktyce okazało się jednak niezwykle trudne. Wykorzystując technikę rezonansu spinowego elektronów, zespół Oki umożliwił bezpośrednią obserwację elektronów Diraca, odróżniając je od standardowych elektronów jako odrębne systemy spinowe.

Co fascynujące, naukowcy odkryli, że elektrony Diraca muszą być opisane w czterech wymiarach, uwzględniając trzy standardowe wymiary przestrzenne oraz poziom energii jako czwarty wymiar. Analiza ta ujawniła, że prędkość ruchu elektronów Diraca nie jest stała, lecz zależy od temperatury i kąta pola magnetycznego w materiale.

To odkrycie nie tylko poszerza nasze rozumienie zachowań elektronów Diraca, ale może również przyczynić się do wykorzystania ich właściwości w przyszłych technologiach.

Źródło: Royal Society of Chemistry