بعد 16 عامًا من البحث، توصل العلماء إلى اكتشاف نوع غير مألوف من الجسيمات. هذا الجسيم يكتسب كتلة فقط عند الحركة في اتجاه واحد. تم طرح هذه النظرية عام 2008، ولكنها تحققت مؤخرًا وتم رصدها لأول مرة في تجربة أجريت على بلورة شبه معدنية تُعرف بـ”زركونيوم سيليكون سلفيد”، التي تم تبريدها إلى 269 درجة مئوية تحت الصفر. هذا الإنجاز قد يفتح آفاقًا جديدة في مجالات علوم الكم وتطبيقات المواد.

ينضم هذا الجسيم إلى فئة تُعرف بـ”أشباه الجسيمات”، التي تتشكل نتيجة تفاعلات جماعية بين الجسيمات وتظهر خصائصها في ظروف معقدة. بالمختصر، أشباه الجسيمات ليست كيانات مستقلة، بل تتواجد نتيجة للتفاعل بين عدة جسيمات، مما يعطيها صفات جديدة.

نوع جديد من الخصائص

هذا الجسيم الجديد، “الفرميون شبه ديراك”، يتمتع بوجود كتلة أثناء الحركة في اتجاه معين، بينما يظل عديم الكتلة في الاتجاهات الأخرى. هذه الظاهرة تتعارض مع المفاهيم التقليدية للكتلة في الفيزياء، التي عادة ما تكون مرتبطة بالطاقة ومقاومة الحركة. يعبر الفيزيائي يينمينغ شاو من جامعة ولاية بنسلفانيا، عن دهشته من هذا الاكتشاف، مشيرًا إلى أن الفريق لم يكن يبحث عن هذا الجسيم تحديدًا في البداية.

وفقاً له، قال: “بدأنا العمل على هذه المادة دون توقع وجود الفرميون شبه ديراك، ولكن لاحظنا إشارات غير مفهومة.” ورادف شاو أن سلوك الجسيم، الذي يعد عديم الكتلة في اتجاه معين ويكتسب كتلة في الآخر، راجع للتفاعل مع البنية الإلكترونية للبلورة.

التطبيقات والتداعيات

تمتلك القدرة على عزل مثل هذه الجسيمات القدرة على إحداث تقدم في مجالات الحوسبة الكمومية، وتخزين الطاقة، وتقنيات الاستشعار. ومع ذلك، يبرز الباحثون الحاجة لدراسة المزيد بما أن العديد من التفاصيل ما زالت غامضة. الشخص الأكثر إثارة هو أن البيانات المتاحة لا تزال تحتاج إلى تفسير كامل، ولا تزال هناك ألغاز غير محلولة.

بالرغم من أن الظروف التجريبية لرصد هذا الجسيم، كالتبريد الشديد والحقول المغناطيسية القوية، تجعل تطبيقاته العملية بعيدة الأمد، إلا أن الاكتشاف يمثل بداية جديدة للبحث العلمي. أحد التحديات الحالية هو استخلاص طبقات من بلورة الزركونيوم لدراسة سلوك الجسيم بدقة أكبر، مما سيساهم في تحليل الخصائص الإلكترونية والجسيمية بشكل أفضل.