顛覆物理定律！科學家首次發現「半狄拉克費米子」

賓夕法尼亞州立大學和哥倫比亞大學的研究團隊在《物理評論 X》（Physical Review X）雜誌上發表重大發現，首次觀察到半狄拉克費米子（Semi-Dirac fermions）這種獨特的準粒子。這種粒子在 16 年前被理論預測，如今終於在 ZrSiS 半金屬材料的晶體中被識別出來。

研究的第一作者、賓州州立大學物理學助理教授Yinming Shao表示，這是一個意外的發現。這種準粒子最引人注目的特性是：在一個方向上移動時表現為無質量（像光子一樣以光速運動），而在另一個方向上卻具有質量，展現出前所未有的雙重性質。

（Source：賓夕法尼亞州立大學）

研究團隊在佛羅里達州的國家強磁場實驗室（National High Magnetic Field Laboratory）進行實驗，使用了比地球磁場強90萬倍的強磁場。他們將ZrSiS冷卻到接近絕對零度，並使用磁光譜學方法進行觀察。透過分析材料內電子在強磁場中的朗道量子化（Landau levels）行為，他們確認了半狄拉克費米子的存在。

Shao將這種現象比喻為在軌道網絡中運行的小火車。當粒子沿著特定方向移動時，它們可以像光一樣無質量地運動；但當它們改變方向時，就會獲得質量，展現出完全不同的物理特性。