美国宾夕法尼亚州立大学和哥伦比亚大学的科学家携手合作，取得了物理学领域的一项重要突破，他们首次在实验中观察到了一类特殊准粒子——半狄拉克费米子。这类准粒子展现出奇异的特性：在朝一个方向移动时具备质量，而朝另一个方向移动时则失去质量。这一发现为科学界对物质基本性质的理解提供了新的视角，同时，研究人员乐观地表示，深入探索这些准粒子的特性，有望为下一代电池、传感器等技术的发展开辟新的道路。相关研究成果已在新一期《物理评论X》杂志上发表。

在物理学中，当粒子的能量完全源自其运动时，它会失去质量，成为本质上以光速传播的纯能量。例如，以光速移动的光子就被视为没有质量的粒子。阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论也进一步支持了这一点，指出任何以光速运动的物体都不可能拥有质量。

然而，在固体材料中，准粒子的行为往往与单个粒子截然不同。研究团队发现，某些准粒子在朝一个方向移动时表现出质量特性，而在相反方向移动时则失去质量。这种独特的性质促使科学家们将这些奇特的粒子命名为半狄拉克费米子。

早在2008年和2009年，来自法国南巴黎大学和美国加州大学戴维斯分校等机构的科学家就首次从理论上预言了半狄拉克费米子的存在。但直到最近，宾夕法尼亚州立大学物理学助理教授邵垠铭等人，在名为锆硅硫化物（ZrSiS）的半金属材料晶体内，才首次实际观测到了半狄拉克费米子的“真容”。

为了验证这一发现，研究团队在美国佛罗里达州的国家高磁场实验室进行了精密的实验。该实验室的混合磁体能够产生高达地球磁场90万倍的持续磁场，足以使水滴等小物体悬浮起来。实验中，研究团队将锆硅硫化物冷却至接近绝对零度的低温（-268.9℃），然后将其置于实验室强大的磁场中，并用红外光进行照射，随后分析材料反射的光。借助磁光光谱学这一先进技术，邵垠铭等人成功地观测到了锆硅硫化物晶体内准粒子的独特性质。

（文章来源：科技日报，内容有删减以适应财经科技融合报道需求）