Исследователи случайно наткнулись на частицу, которая ведёт себя крайне неожиданным образом: она обладает массой при движении в одном направлении, но теряет её при движении в другом. Такие частицы, называемые полудираковскими фермионами, были теоретически описаны ещё 16 лет назад.
Открытие было сделано при исследовании полуметаллического материала ZrSiS, содержащего цирконий, кремний и серу. Квазичастицы, обнаруженные в нём, возникают благодаря коллективному взаимодействию множества частиц внутри твёрдого материала.
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, объекты с массой не могут достичь скорости света, поскольку для этого потребуется бесконечная энергия. Но если безмассовая частица замедляется ниже скорости света, она приобретает массу.
Именно это происходит с квазичастицами в кристаллах ZrSiS: при движении в одном направлении они достигают скорости света и ведут себя как безмассовые частицы. Но при движении в другом направлении они сталкиваются с сопротивлением, замедляются и приобретают массу.
Исследователи обнаружили, что энергия электронов изменяется по неожиданной закономерности с ростом магнитного поля. Это поведение полностью совпадает с теоретическим предсказанием для полудираковских фермионов.