Физики обнаружили новое квантовое состояние материи

Считалось, что это невозможно

Открытие нового квантового состояния материи может способствовать развитию квантовых вычислений, повышению эффективности электроники, а также улучшению методов зондирования и визуализации. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, пишет ScienceAlert.

Новое квантовое состояние, которое называется топологическая полуметаллическая фаза, было ранее предсказано. Теоретически оно могло бы появится при очень низких температурах в материале, состоящем из церия, рутения и олова (CeRu4Sn6). Теперь же физики подтвердили это.

При чрезвычайно низких температурах CeRu4Sn6 достигает квантовой критичности, то есть точки, в которой материал находится в состоянии равновесия между изменениями своей фазы, когда условия настолько холодные, что доминируют квантовые колебания, фактически превращая материал в лужу волн, а не в туман частиц.

Неожиданный поворот в этом исследовании заключается в том, что квантовая критичность может приводить к состояниям, которые, как считалось, определяются взаимодействиями между частицами, например, поведением электронов как дискретных носителей заряда.

По словам физиков, исследование показывает, что мощные квантовые эффекты могут объединяться, создавая нечто совершенно новое, что может помочь сформировать будущее квантовой физики.

В физике топология относится к геометрии материальных структур. Определенные топологические состояния могут защищать свойства частиц, в отличие от того, как соседние частицы могут сталкиваться и нарушать поведение друг друга. Понимание топологических состояний обычно требует объединения свойств в карты частиц, чего, как считается, материал не имеет в условиях квантовой критичности.

И квантовая критичность, и топология полезны в материалах по разным причинам. Их сочетание может привести к созданию нового класса материалов с высокой чувствительностью к квантовым воздействиям и высокой стабильностью.

Когда физики охладили CeRu4Sn6 почти до абсолютного нуля и приложили электрический заряд, они наблюдали явление, известное как эффект Холла, в электронах, несущих ток через материал. По сути, ток изгибался вбок.

По словам ученых, это был явный признак топологических эффектов. Эффект Холла обычно требует магнитного поля для отклонения электронов, но в данном случае магнитного поля не было. Вместо этого путь тока формировался чем-то, присущим самому материалу.

Физики обнаружили, что там, где материал был наиболее нестабилен с точки зрения его электронных структур, топологический эффект был наиболее сильным. Квантовые критические колебания фактически стабилизировали обнаруженную фазу материи.

Теперь исследователи хотят выяснить, можно ли обнаружить это квантовое состояние в других материалах, чтобы установить, насколько оно распространено.

Вы можете поддержать сайт Charter97.org следующим образом:

РАСЧЕТНЫЙ МУЛЬТИВАЛЮТНЫЙ СЧЕТ ДЛЯ ПОЖЕРТВОВАНИЙ:

Название банка: Bank Millennium S.A.
Адрес: ul. Stanislawa Zaryna, 2A, 02-593, Warszawa
IBAN: PL97116022020000000216711123
SWIFT: BIGBPLPW
Название владельца счета: Fundacja “KARTA ‘97”
Назначение платежа: Darowizna na cele statutowe

Связаться с нами можно по адресу [email protected]