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Concept
Weyl semimetal
Résumé
Weyl fermions are massless chiral fermions embodying the mathematical concept of a Weyl spinor. Weyl spinors in turn play an important role in quantum field theory and the Standard Model, where they are a building block for fermions in quantum field theory. Weyl spinors are a solution to the Dirac equation derived by Hermann Weyl, called the Weyl equation. For example, one-half of a charged Dirac fermion of a definite chirality is a Weyl fermion.
Weyl fermions may be realized as emergent quasiparticles in a low-energy condensed matter system. This prediction was first proposed by Conyers Herring in 1937, in the context of electronic band structures of solid state systems such as electronic crystals. Topological materials in the vicinity of band inversion transition became a primary target in search of topologically protected bulk electronic band crossings.
The first (non-electronic) liquid state which is suggested, has similarly emergent but neutral excitation and theoretically interpreted superfluid's chiral anomaly as observation of Fermi points is in Helium-3 A superfluid phase. Crystalline tantalum arsenide (TaAs) is the first discovered topological Weyl fermion semimetal which exhibits topological surface Fermi arcs where Weyl fermion is electrically charged along the line of original suggestion by Herring. An electronic Weyl fermion is not only charged but stable at room temperature where there is no such superfluid or liquid state known.
A Weyl semimetal is a solid state crystal whose low energy excitations are Weyl fermions that carry electrical charge even at room temperatures. A Weyl semimetal enables realization of Weyl fermions in electronic systems. It is a topologically nontrivial phase of matter, together with Helium-3 A superfluid phase, that broadens the topological classification beyond topological insulators. The Weyl fermions at zero energy correspond to points of bulk band degeneracy, the Weyl nodes (or Fermi points) that are separated in momentum space. Weyl fermions have distinct chiralities, either left handed or right handed.
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Weyl equation
In physics, particularly in quantum field theory, the Weyl equation is a relativistic wave equation for describing massless spin-1/2 particles called Weyl fermions. The equation is named after Hermann Weyl. The Weyl fermions are one of the three possible types of elementary fermions, the other two being the Dirac and the Majorana fermions. None of the elementary particles in the Standard Model are Weyl fermions. Previous to the confirmation of the neutrino oscillations, it was considered possible that the neutrino might be a Weyl fermion (it is now expected to be either a Dirac or a Majorana fermion).
Particule de Dirac
On appelle particule de Dirac toute particule de type fermion dont l'antiparticule est différente. C'est le cas de toute particule chargée (un électron et son positron par exemple). Elles sont nommées ainsi en raison de la mise en évidence par Paul Dirac en 1928 de l'existence du positron. D'autres particules de charge nulle (telles les neutrinos) seraient en revanche susceptibles d'être leur propre antiparticule : il s'agirait alors de particules dites de Majorana, dont l'existence n'a toujours pas été confirmée à mi-2016.
Graphène
Le graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).