Фермионы Вейля были открыты в 2015 году, в результате 85 лет поисков безмассовой частицы, которая считается основным элементом других субатомных частиц. А теоретически предсказал их в 1929 году немецкий математик и физик Герман Вейль. Найденные в кристаллическом материале арсениде тантала фермионы Вейля стали объектом экспериментальных и теоретических исследований, пытавшихся дать ответ на вопрос, как эти частицы ведут себя в реальном времени.

«Фермионы Вейля — релятивистские частицы, которые никто не видел и не наблюдал до 2015 года, — сказал Чиу Вэйчи, профессор Северо-Западного университета. — Наша основная задача — понять, как такого рода квазичастицы взаимодействуют, и каков механизм их взаимодействий».

Самая значимая часть их исследований — открытие новой схемы взаимодействий фермионов Вейля на квантовом уровне, которая ставит под вопрос давнюю точку зрения на существование причинности в пространстве-времени, пишет Phys.org. Теория относительности Эйнштейна предлагает традиционный взгляд на причинность: сначала причина, потом следствие.

«Это значит, если „А“ вызывает событие „Б“, то событие „А“ должно произойти раньше „Б“ во времени и пространстве, — пояснил Чиу. — Световой конус формирует горизонт событий или границу пространства-времени, которая отделяет связанные причинными связями события от несвязанных».

Другими словами, объект или сигнал не могут двигаться быстрее скорости света. Эта концепция задает ограничения того, что можно наблюдать или измерять во Вселенной.

Вместо того чтобы рассуждать о фермионах Вейля в терминологии пространства-времени, команда Чиу предположила, что причинные связи лучше видны в результате измеримых изменений в пространстве «энергии-момента». Исследование ученых впервые показало, как идеи причинности и связанный с ними горизонт в пространстве-времени могут быть перенесены в поле материалов Вейля и вскрыть фундаментальные связи между конденсированным веществом и физикой высоких энергий.

В прошлом году команда физиков из Лаборатории ядерной физики MIT и других научных учреждений обнаружила крайне редкие Х-частицы в кварк-глюонной плазме, созданной Большим адронным коллайдером ЦЕРНа. Эксперимент моделировал самые первые мгновения зарождения нашей Вселенной после Большого взрыва.