過去科學界在粒子物理學裏，費米子是遵守費米-狄拉克統計的粒子。費米子包括所有夸克與輕子，任何由奇數個夸克或輕子組成的複合粒子，所有重子與很多種原子與原子核都是費米子。根據費米-狄拉克統計，對於N個全同費米子，假設將其中任意兩個費米子交換，則由於描述這量子系統的波函數具有反對稱性，波函數的正負號會改變；然由於這特性，費米子遵守包利不相容原理：兩個全同費米子不能占有同樣的量子態。因此，物質具有有限體積與硬度。基此，費米子被稱為物質的組成成分。質子、中子、電子是製成日常物質的關鍵元素。當粒子的能量完全源自其運動時，它就沒有質量。這就意味著它本質上是以光速傳播的純能量，如以光速移動的光子就被認為沒有質量；在愛因斯坦的相對論也指出：任何以光速運動的物體都不可能擁有質量；然而令物理界震驚的是研究團隊表示：在固體材料中，一些行動一致的粒子，也被稱為准粒子可能與單個粒子截然不同。有些准粒子僅在朝一個方向移動時才擁有質量，而朝另一個方向移動時沒有質量

綜上，美國科學研究團隊將這些奇特的粒子命名為半狄拉克費米子。事實上著墨最深的是賓夕法尼亞州立大學和哥倫比亞大學的研究團隊在《物理評論 X》（Physical Review X）期刊上發表重大發現；他們首次觀察到半狄拉克費米子（Semi-Dirac fermions）這種獨特的準粒子。這種粒子在 16 年前被理論預測，如今終於在 ZrSiS 半金屬材料的晶體中被識別出來學者Yinming Shao表示：這是一個意外的發現。這種準粒子最引人注目的特性是-在一個方向上移動時表現為無質量；而在另一個方向上卻具有質量，展現出前所未有的雙重性質。研究團隊使用了比地球磁場強90萬倍的強磁場。他們將ZrSiS冷卻到接近絕對零度，並使用磁光譜學方法進行觀察。透過分析材料內電子在強磁場中的朗道量子化行為，他們因而確認了半狄拉克費米子的存在。Shao將這種現象比喻為在軌道網絡中運行的小火車。當粒子沿著特定方向移動時，它們可以像光一樣無質量地運動；但當它們改變方向時，就會獲得質量，展現出完全不同的物理特性。利用朗道量子化光譜，揭示了半金屬材料中節線交叉點處的半狄拉克費米子特性。

作者認為：此一發現具有重要的技術應用前景，因為ZrSiS是一種類似石墨烯的層狀材料，研究人員認為，這種材料可能在電池、超級電容器、太陽能電池、感測器和生物醫學設備等領域發揮重要作用。不過，作者還指出此此研究還有許多現象有待解釋，也是提供並推翻過去學術研究讓新技術與相關物理學家有更多的研究體裁為本文主要貢獻！