El esquema de un aislante de axiones basado en semimetal de Weyl. Crédito:Johannes Gooth
Científicos del Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos en Dresde, Universidad de Princeton, la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y la Universidad de la Academia de Ciencias de China han detectado una partícula famosa y esquiva:el axión, predicho por primera vez hace 42 años como una partícula elemental en extensiones del modelo estándar de física de partículas. Los resultados de los experimentos se publican en Naturaleza .
El equipo encontró firmas de partículas de axiones compuestas por electrones de tipo Weyl (fermiones de Weyl) en el semimetal de Weyl correlacionado (TaSe 4 ) 2 I. A temperatura ambiente, (TaSe 4 ) 2 I es un cristal unidimensional en el que los fermiones Weyl conducen la corriente eléctrica. Sin embargo, por enfriamiento (TaSe 4 ) 2 Yo por debajo de -11 grados C, estos fermiones de Weyl se condensan en un cristal, una llamada "onda de densidad de carga, "que distorsiona la red cristalina subyacente de los átomos. Los fermiones Weyl inicialmente libres ahora están localizados y el semimetal Weyl inicial (TaSe 4 ) 2 Me convierto en un aislante de axiones. Similar a la existencia de electrones libres en cristales atómicos metálicos, el cristal de onda de densidad de carga basado en semimetales de Weyl alberga axiones que pueden conducir corriente eléctrica. Sin embargo, tales axiones se comportan de manera muy diferente a los electrones. Cuando se expone a campos eléctricos y magnéticos paralelos, producen una contribución positiva anómala a la conductividad magnetoeléctrica.
Según las predicciones del grupo de Andrei Bernevig en la Universidad de Princeton, el grupo de Claudia Felser en Dresde produjo la onda de densidad de carga del metaloide Weyl (TaSe 4 ) 2 Investigué la conducción eléctrica en este material bajo la influencia de campos eléctricos y magnéticos. Los investigadores encontraron que la corriente eléctrica en este material por debajo de -11 grados C en realidad es transportada por partículas de axiones. "Es muy sorprendente que los materiales que creemos conocer estén mostrando de repente partículas cuánticas tan interesantes, "dice Claudia Felser, uno de los autores principales del artículo.
Examinar las nuevas propiedades de las partículas de axiones en experimentos de sobremesa podría permitir a los científicos comprender mejor el misterioso reino de las partículas cuánticas. y abrir el campo de los materiales topológicos altamente correlacionados. "Otro pilar de mi sueño de toda la vida de hacer realidad ideas de la física astronómica y de altas energías con experimentos de sobremesa en sólidos, "dice Johannes Gooth.
