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    La corriente generada cuando la luz incide en un material revela que los electrones se comportan como una partícula esquiva

    Los científicos predijeron y midieron directamente electrones en un semimetal. Los electrones se comportaban como escurridizas partículas sin masa. Al hacer brillar un haz de luz polarizada circularmente (espiral rosa) sobre un semimetal de tantalio-arseniuro (modelo de cristal de bola y palo) se genera una corriente eléctrica (flecha verde). Notablemente, la dirección del flujo de corriente cambia al cambiar la polarización de la luz de derecha a izquierda, demostrando la habilidad de los exóticos fermiones Weyl. Crédito:Instituto de Tecnología de Massachusetts

    Una partícula sin masa, también conocido como Weyl fermion, predicho hace casi 100 años, se ha encontrado en otro rincón de la física. Los electrones en un semimetal pueden comportarse como estas partículas. Son diestros o zurdos:son imágenes especulares como nuestras manos. La teoría predijo que los semimetales de Weyl podrían producir corriente eléctrica dependiente de la mano al iluminarlos con luz infrarroja polarizada circularmente. Luego, los científicos confirmaron y midieron esta corriente. El cambio de luz de derecha a izquierda cambió la dirección de la corriente, lo que significa que podrían determinar la lateralidad de estos electrones.

    La detección de la lateralidad de los electrones en un semimetal de Weyl abre nuevas posibilidades experimentales para estudiar y controlar estas escurridizas partículas sin masa y su rareza cuántica. Su comportamiento cuántico puede conducir a nuevos fenómenos ópticos. Un ejemplo son las fotocorrientes (corriente eléctrica inducida por la luz). Otro ejemplo es la detección de fotones (paquetes de luz cuantificados) desde el espectro óptico del infrarrojo medio hasta las frecuencias más bajas (terahercios). La detección de infrarrojos es vital para la visión nocturna y las imágenes de calor. La detección de terahercios es útil para dispositivos de penetración de paquetes. Además, la diestra y la zurda en un semimetal podrían usarse como ceros y unos en la computación convencional. ¿El resultado? Vías novedosas para almacenar y transportar datos.

    Una elusiva partícula sin masa con carga y giro ½, también conocido como Weyl fermion, fue predicho hace casi 100 años. Todavía no se ha observado en física de partículas. Sin embargo, Los científicos han predicho y observado electrones en el arseniuro de tantalio semimetálico (TaAs) comportándose como la partícula esquiva. Las partículas tienen la mano determinada por si las direcciones de giro y movimiento de la partícula son paralelas o antiparalelas. En otras palabras, los electrones en TaAs forman una nueva fase topológica llamada semimetal de Weyl. Por lo tanto, los electrones en un semimetal de Weyl son los hermanos de baja energía de los fermiones de Weyl en la física de partículas. La teoría predijo que los semimetales de Weyl podrían soportar fotocorrientes significativas debido a la combinación de ruptura de simetría específica, potencial químico finito, e inclinaciones finitas del espectro de energía de Weyl. Recientemente, un equipo de científicos de múltiples instituciones se propuso probar esta teoría.

    En dos publicaciones, los científicos primero predijeron y luego informaron la observación óptica directa de la fotocorriente inducida y, por lo tanto, la lateralidad de los fermiones de Weyl en los TaAs semimetálicos. En estos experimentos, Los investigadores observaron por primera vez que la fotocorriente alcanza un valor máximo para la luz polarizada circularmente a la derecha. Cambiar la luz a la izquierda polarizada circularmente minimizó la fotocorriente total. Estas observaciones conducirán a experimentos adicionales, porque la teoría también sugiere que los materiales de Weyl que carecen de un punto de simetría de inversión podrían usarse para desarrollar detectores altamente sensibles para la luz del infrarrojo medio y lejano.

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