| 신형 페르미온 발견, 전통 분류 타파 | ||
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 최근, 중국과학원 물리연구소 연구팀은 최초로 전통적 분류에 속하지 않는 새로운 페르미온-3중 축퇴 페르미온을 발견하여 고체재료의 전자 위상학적 상태 연구에 새로운 방향을 제시하였다. 해당 발견의 이론적 예측, 샘플 제조, 실험 관측 등 전체 과정은 중국 과학자만으로 완성하였다. 관련된 연구 성과는 2017년 6월 19일 영국 "Nature" 저널에 온라인으로 게재되었다. 새로운 페르미온의 발견은 "위상절연체", "양자이상 홀효과", "바일 페르미온"을 이어 중국과학원 물리연구소에서 확보한 위상학적 물질상태 연구 분야 성과이다. "고체 우주"의 새로운 입자에 관한 연구는 시작된 지 오래지 않으며 해당 연구 성과는 인간이 전자 위상학적 물질상태 인식, 새로운 기이한 물리현상 발견, 새로운 전자소자 개발, 기본 입자성질 심층적 연구 추진에 대하여 중요한 의미가 있다. 2016년 4월, 중국과학원 물리연구소 웡훙밍(翁紅明), 팡천(方辰), 다이시(戴希), 팡중(方忠) 등은 탄화텅스텐 결정구조를 보유한 재료에 3중 축퇴 전자 상태가 존재함을 예측하였는데 해당 입자가 바로 3중 축퇴 페르미온이며 4중 축퇴 디랙 페르미온 및 2중 축퇴 바일 페르미온과 다른 새로운 페르미온이다. 물리연구소 스여우궈(石友國), 박사연구생 펑쯔리(馮子力)와 함께 탄화텅스텐 패밀리의 인화몰리브덴 단결정 샘플을 제조하였으며 딩훙(丁洪) 및 쳰톈(錢天), 박사연구생 뤼바이칭(呂佰晴)와 함께 상하이광원 "초고해상도 광대역 에너지 구간 광전자 실험 시스템" 및 Paul Scherrer Institute(PSI)에서 몇 달간 실험을 거쳐 인화몰리브덴의 전자구조를 성공적으로 해석하였는데 이는 웡훙밍과 박사연구생 쉬치우난(許秋楠)의 계산결과와 일치하였다. 이로써 최초로 실험실에서 전통적 분류에 속하지 않는 3중 축퇴 페르미온을 발견하였다. 웡훙밍 등은 이론연구를 거쳐 3중 축퇴 페르미온 상태는 디랙 페르미온 및 바일 페르미온의 상태와 다르며 외부 자기장의 방향에 민감하므로 3중 축퇴 페르미온을 함유한 원재료는 자기장 방향에 의존하는 운반 성질을 보유하고 있음을 제안하였다. 최근, 물리연구소 천건푸(陳根富) 연구팀은 탄화텅스텐에서 디랙 반금속 및 바일 반금속과 뚜렷한 다른 방향 의존성 운반 성질을 관측하였으며 또한 독일 Max Planck Institute(MPI)에서도 인화몰리브덴에서 아주 낮은 전기저항 성질을 관측하였는데 이는 해당 새로운 페르미온의 독특한 작용일 것으로 예측된다. 우주를 구성한 기본 입자를 보손(Boson) 및 페르미온으로 분류할 수 있다. 기존의 이론에 따르면 우주에는 디랙 페르미온, 바일 페르미온, 마요라나 페르미온 등 3종 유형의 페르미온이 존재한다. 시공간 연속적 우주 공간과는 달리 전자가 존재하는 "고체 우주"는 오직 비연속적 분리 공간 대칭성을 만족하는데 이는 전통적 이론에서 새로운 페르미온을 연구하지 못한 원인일 것으로 추정된다. 새로운 페르미온을 찾는 것은 최근 위상학적 물질상태 분야의 도전적인 기초과학 문제이자 해당 분야의 국제 경쟁 핫이슈로 떠오르고 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/6/379853.shtm |
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