Фізики Ендрю Крістіансон (Andrew Christianson) і Стюарт Калдер (Stuart Calder) з Національної лабораторії Ок-Рідж, США виявили, що кристалічна решітка оксиду осмія задовольняє умовам, необхідним для існування загадкових квазічастинок. До цього фізикам знадобилося 85 років, щоб експериментально довести їх існування.
Квазічастинки, які не мають маси, але ведуть себе як частинки, передбачив у 1929 році німецький фізик Герман Вейль. Експериментально довести їх існування вдалося тільки в минулому році, коли група дослідників з Принстонського університету встановила, що ферміони Вейля існують в кристалічній решітці арсеніда тантала.
Ферміон Вейля можна уявити як якесь обурення кристалічної решітки, яке переміщується в кристалі подібно частинці. Вони можуть існувати не в усіх матеріалах, а тільки в кристалічних решітках з досить оригінальними властивостями. До 2015 року було невідомо, чи існують такі матеріали взагалі.
Крістіансон і Калдер виявили новий матеріал, в якому примхливі ферміони теоретично можливо виявити: це оксид найщільнішого металу, осмія, з формулою Cd2Os2O7. Кристали Cd2Os2O7 задовольняють двом критеріям Вейля: по-перше, в них спостерігається особливий магнітний стан речовини, а по-друге, особливості електронної оболонки осмія обумовлюють сильну спін-орбітальну взаємодію.
Щоб довести, що магнітний момент електронів в оксиді осмію точно відповідає розрахункам Вейля, Крістіансон і Калдер пропускали через кристал пучки нейтронів: на фотографії фізики тримають інструмент, яким вони користувалися для нейтронографії.
Від ферміонів Вейля чекають багато чого. Через свою безмасову природу вони переміщуються дуже швидко - швидше, ніж електрони. Вчені вважають, що ними можна замінити електрони в електричних ланцюгах. Крім швидкості, від електронів їх відрізняє здатність проходити крізь перешкоди, які непереборні для електронів. З цими властивостями квазічастинок пов'язані надії на їх застосування в електроніці та обчислювальній техніці. У тому числі і в квантових комп'ютерах.
Вчені відзначають, що в їх відкритті принципово важливий основний елемент кристалічної решітки: досі багато фізиків розглядали в якості потенційних «будинків» для ферміонів Вейля тільки з'єднання іридію. Дослідження Крістіансона і Стюарта довело, що осмій теж перспективний для подібних досліджень.