Dans la plupart des scénarios, les fermions de Weyl sont considérés comme sans masse, mais cela dépend du contexte et des conditions spécifiques. En physique des particules, le concept de fermions de Weyl est souvent associé aux fermions chiraux sans masse qui émergent sous forme d'excitations de faible énergie dans certains matériaux topologiques, tels que les semi-métaux de Weyl. Dans ce contexte, les fermions de Weyl se comportent comme des particules de masse nulle et possèdent une structure de bande unique caractérisée par une relation de dispersion linéaire. Cependant, il convient de noter que les fermions de Weyl peuvent acquérir une masse non nulle dans des circonstances spécifiques.

Les fermions de Weyl sans masse résultent de certaines symétries dans l'hamiltonien sous-jacent du matériau. Ces symétries protègent les nœuds de Weyl (les points de la structure des bandes où les bandes de valence et de conduction se touchent) et garantissent que les fermions proches de ces nœuds se comportent comme des particules sans masse. Cependant, ces symétries peuvent être brisées, spontanément ou explicitement, ce qui peut conduire à une masse non nulle pour les fermions de Weyl.

Un scénario dans lequel les fermions de Weyl peuvent acquérir une masse non nulle est la rupture spontanée d'une symétrie continue, telle que la symétrie d'inversion du temps. Cela peut se produire, par exemple, en présence d'un ordre magnétique ou de certains types de distorsions structurelles. Lorsque cette symétrie est brisée, les deux nœuds de Weyl de chiralité opposée peuvent se diviser en énergie, entraînant un écart de masse et une masse finie pour les fermions de Weyl.

Un autre scénario dans lequel les fermions de Weyl peuvent devenir massifs est celui de la rupture explicite d'une symétrie discrète, telle que la symétrie d'inversion. Cela peut se produire, par exemple, en présence de champs électriques externes ou de certains types d’interfaces ou de limites. Lorsque cette symétrie est brisée, les nœuds de Weyl de chiralité opposée peuvent se mélanger et s'hybrider, conduisant à une masse non nulle pour les quasiparticules résultantes.

En résumé, alors que les fermions de Weyl sont souvent décrits comme sans masse dans le contexte des matériaux topologiques, leur statut de masse réel dépend des symétries et conditions spécifiques présentes dans le système. Dans certaines circonstances, comme la rupture de certaines symétries, les fermions de Weyl peuvent acquérir une masse non nulle.