Uma equipa de cientistas descobriu, acidentalmente, uma partícula que só tem massa quando viaja numa única direção. Os fermiões semi-Dirac foram previstos, pela primeira vez, há 16 anos.
Físicos observaram, pela primeira vez, uma quasipartícula – uma coleção de partículas que agem como se fossem uma só – que não tem massa quando se move numa direção, mas tem quando se move na outra.
Segundo o New Atlas, a quasipartícula, chamada fermião semi-Dirac, foi teorizada pela primeira vez há 16 anos, mas só recentemente foi localizada no interior de um cristal de um material chamado ZrSiS (zircónio-silício-enxofre), também conhecido como semimetal de Dirac.
“Foi totalmente inesperado”, disse o investigador Yinming Shao. “Nós nem estávamos a procurar por um fermião semi-Dirac quando começamos a trabalhar com este material, mas vimos assinaturas que não entendíamos. Na primeira observação detetamos estas quasipartículas selvagens que às vezes se movem como se tivessem massa e outras como se não tivessem nenhuma.”
Uma partícula não pode ter massa quando a sua energia deriva inteiramente do seu movimento, o que significa que é essencialmente energia pura a viajar à velocidade da luz. Um fotão, por exemplo, não tem massa porque se move à velocidade da luz.
De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, nada que tenha massa pode atingir a velocidade da luz, porque seria necessária uma quantidade infinita de energia para acelerá-la até essa velocidade. Mas, ao inverso, se uma partícula sem massa desacelera da velocidade da luz, ganha massa.
É exatamente o que acontece neste caso: quando as quasipartículas viajam ao longo de uma dimensão dentro dos cristais de ZrSiS, fazem-no à velocidade da luz, pelo que não têm massa. Mas assim que tentam viajar numa direção diferente, encontram resistência, desaceleram e ganham massa.
A equipa, responsável pelo artigo científico publicado na Physcal Review X, diz que a descoberta pode eventualmente abrir uma vasta gama de aplicações para o ZrSiS semelhante à do grafeno.
