宇宙和微观世界;“物质宇宙”惊现新粒子(3)

这项研究的成果给了这个问题一个肯定的答案。这项工作开始于2014年11月，当时索卢亚诺夫和戴希正在拜访普林斯顿大学的百奈威，他们的讨论转向了磁场中特定金属那些前所未有的、奇怪的运转状态（研究结论发表于《自然》杂志2014年第514期，201页至208页）。实验物理学家已经在一些物质中观察到了这种行为，但是还要做很多工作才能确定它的确是跟一种新型粒子联系在一起的。

研究人员发现，虽然相对论只允许存在一种威尔费米子，但是在凝聚态固体中，可能存在两种完全不同的威尔费米子。标准的I型费米子在零点能下有两种存在状态，这和电子只能高速地向上或者向下旋转相似。这种威尔费米子存在于相对场论中，也是在保持洛伦兹不变性的情况下唯一被允许存在的费米子。

 

 

宇宙和微观世界;“物质宇宙”惊现新粒子

 

新近预测出的Ⅱ型威尔费米子在零点能下有一个热力动力学数量的存在状态。它有费米面。它的费米面其实是外来的，在费米面中，它和触点一起出现在电子和电洞口袋之间，赋予Ⅱ型威尔费米子一种有限密度的状态，也就打破了洛伦兹对称性。

 

 

宇宙和微观世界;“物质宇宙”惊现新粒子

 

这项发现开启了许多新的方向。大多数正常金属处于磁场中时电阻率都会增大，这个已知的作用也被广泛应用于当代科技。普林斯顿大学和英国皇家物理学会北京分会的两组实验成果显示，如果电场和磁场作用于同一方向，电阻率其实可以减小。这种作用被称为负纵向磁电阻。包含Ⅱ型威尔费米子的物质有着混合的运行状态：若它和磁场方向相同，则和正常金属一样电阻率增大;若方向不同，则可以像在威尔半金属中一样电阻率减小。这也提供了许多潜在的应用于材料研发的可能。