Les physiciens théoriciens ont découvert que les fermions de Weyl présentent un comportement paradoxal en contradiction avec une théorie fondamentale de l'électromagnétisme vieille de 30 ans. La découverte a des applications possibles en spintronique. L'étude a été publiée dans Lettres d'examen physique .

Les physiciens divisent le monde des particules élémentaires en deux groupes. D'un côté se trouvent des bosons porteurs de force, et de l'autre, ce qu'on appelle des fermions. Ce dernier groupe se décline en trois saveurs différentes. Les fermions de Dirac sont les plus connus, comprenant toute la matière. Les physiciens ont récemment découvert les fermions de Majorana, qui pourraient former la base des futurs ordinateurs quantiques. Dernièrement, Les fermions de Weyl présentent un comportement étrange dans, par exemple, électro-aimants, qui a suscité l'intérêt du groupe de physique théorique du professeur Carlo Beenakker.

Électro-aimants

Les électro-aimants conventionnels fonctionnent sur l'interaction entre les courants électriques et les champs magnétiques. Dans une dynamo, un aimant tournant génère de l'électricité, et vice versa :le déplacement de charges électriques dans un fil enroulé autour d'une barre de métal induira un champ magnétique. Paradoxalement, un courant électrique produit à l'intérieur du barreau dans le même sens produirait un champ magnétique autour de celui-ci, générer à son tour un courant en sens inverse, et tout le système s'effondrerait.

Assez curieusement, Beenakker et son groupe ont trouvé des cas où cela se produit réellement. Suite à une idée du collaborateur Prof. İnanç Adagideli (Université Sabanci), doctorat L'étudiant Thomas O'Brien a construit une simulation informatique montrant que les matériaux contenant des fermions de Weyl présentent en fait ce comportement étrange. Cela a déjà été observé, mais seulement à des échelles de temps artificiellement courtes, lorsque le système n'a pas eu le temps de corriger l'anomalie. La collaboration Leiden/Sabanci a montré que dans des circonstances particulières, à des températures proches du zéro absolu lorsque les matériaux deviennent supraconducteurs, l'étrange scénario se produit indéfiniment.

Jusqu'à maintenant, les physiciens considéraient cela comme impossible en raison des symétries sous-jacentes dans les modèles utilisés. Cela donne à la découverte une signification fondamentale. "Nous étudions les fermions de Weyl principalement par intérêt fondamental, " dit O'Brien. " Pourtant, cette recherche donne plus de liberté dans l'utilisation du magnétisme et des matériaux. Peut-être que la flexibilité supplémentaire d'un semi-métal Weyl sera utile dans la conception électronique future."